1 引言 安陽鋼鐵公司高速線材生產線是99年經河南省經貿委批準，于2001年8月份投產的一條高水平的線材生產線。這套軋機裝備水平和自動化程度很高，具有90年后期國際水平，引進了美國90年代后期最新型線材軋機，采用了8+4精軋機和減定徑機方案，并采用了優質高效的步進梁式加熱爐，全線控冷控軋，為獲得高產、優質、低耗的線材盤卷，軋機采用了一整套先進的自動化控制系統，全線生產過程和操作監控均由計算機控制實施。它的主要控制特點: （1）網絡化快速通訊; （2）系統響應速度快; （3）傳動設備動態、靜態精度高; （4）軋件跟蹤、定位準確; （5）軟件編制可靠性高等。 2 安鋼高速線材主要工藝參數 （1） 安鋼高速線材主要工藝參數如下: ·產量:設計年產量45萬噸; ·坯料:或; ·產品:φ5.5—20mm普通線卷或Rbφ6.0—16mm螺紋線卷; ·品種:低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、焊條鋼、彈簧鋼、軸承鋼、低合金鋼、冷鐓鋼等; ·卷重: ·軋制速度:保證速度112m/s和最大操作速度120m/s （2）主要機械設備 從加熱爐出口側開始有:保溫輥道、1#夾送輥、6機架平立交替粗軋軋機、1#飛剪、8架平立交替中軋軋機、2#飛剪、2架雙模塊預精軋機組、1#水冷箱、2#夾送輥、3#飛剪及碎斷剪、8機架V型無扭精軋機、2#3#水冷箱、4機架V型減定徑機、4#5#水冷箱3#夾送輥、吐絲機。 （3） 軋線主要輔助生產設備 有7個液壓系統和3個稀油潤滑系統，分設于3個油庫、7個液壓站，液壓、潤滑系統均由軋線MCC控制中心供電。軋線主要檢測元件有11個DELTA DC3000熱金屬檢測儀，8個LAND公司高溫計,6個DELTA TS2006活套掃描儀以及編碼器、接近開關、光電管等組成。 3 軋線自動化方案 本套全連續高速線材軋機自動化和調速傳動系統的總體技術方案是以高性能工業微機、可編程序控制器（PLC）及全數字交、直流傳動控制系統為核心,構成全分布式網絡，具有20世紀先進水平的現代化控制系統。 整個自動化系統由二級控制系統和三層通訊網絡、全數字直流和交流傳動調速控制器組成。 3.1 二級控制系統 二級控制系統由人機接口（HMI）、服務器、基礎自動化系統和調速傳動控制系統構成，分別完成不同的控制功能。 （1） 人機接口（HMI） 人機接口（HMI）由6臺高性能微機組成，主要實現自動化系統的人機接口功能，包括:軋制表的輸入、存貯和修改，軋制參數的設定，軋制過程中各設備狀態和電氣參數的動態顯示及工藝參數的人工調整，電氣設備的一般操作及顯示，故障報警與記錄，文件報表的生成、存貯及打印等。 （2） 服務器 整個自動化系統包含有3臺服務器，分別為OS-SEVER（操作站服務器）、ES- SEVER（編程服務器）、PCS- SEVER（過程控制服務器），通過工業以態網與PLC連接，獨立完成各自的功能。 （3） 基礎自動化 基礎自動化系統采用西門子公司最新型PLC S7-400系列產品，遠程I/O站采用ET200M。基礎自動化系統由5臺PLC完成全部自動化控制功能（不包括加熱爐燃燒控制和水冷段控制）。5臺PLC分別控制: ·ENTRYPLC:從熱送輥道至加熱爐出爐輥道的全部設備。 ·CMIL1PLC:從1#粗軋機前夾送輥到吐絲機的全部設備，主要完成軋線的順序控制和飛剪的控制。 ·CMIL2PLC:從1#粗軋機前夾送輥到吐絲機的全部設備，主要完成軋機場的換輥控制和吐絲機的定位控制。 ·MODPLC:從斯太摩風冷線到卸卷站的全部設備（不包括修剪、打捆機和打牌機） ·MEDIAPLC:全部液壓、潤滑系統。 ·調速傳動控制系統 電氣傳動采用西門子公司最新型全數字調速系統。直流傳動采用SIMREG DC-MASTER 6RA70系列全數字調速裝置，交流傳動采用6SE70矢量控制變頻調速裝置，精軋機組和減定徑機采用6SE80 IGBT中壓變頻調速裝置。 3.2 三層網絡 自動化系統通訊網絡分為三層: （1） 第一層 人機接口與服務器之間、PLC與PLC之間、PLC與服務器之間聯成以態網實現相互之間的大量信息交換。通過以態網，把軋制工藝參數設定值和對電氣設備的操作從人機接口傳送到PLC，把各設備的狀態和工藝、電氣參數及故障由PLC收集送到人機接口的CRT顯示。即以態網主要進行信息傳送量大的數據通訊。 （2） 第二層 各PLC的CPU之間聯成MPI網，實現CPU之間的少量快速的信息交換。 （3） 第三層 各PLC與各自的遠程I/O站之間和調速傳動之間采用PRFIBUS-DP通訊網絡，PLC把設定參數和控制指令傳送到各調速傳動系統，并收集傳動系統的狀態和電氣參數送到人機接口的CRT上顯示。 3.3 自動化系統特點 （1） 三層網絡的特點 安鋼高速線材自動化系統配置圖如圖1所示。 a） 以太網 一種總線型局部網絡，采用TCP/IP協議。它可連接各PLC與工作站，使之交換信息。其主要特點如下: ·數據傳輸率: 可達10Mbps ·網上工作站數: 最多1024個 ·傳輸介質: 光纜 ·拓樸結構: 總線 ·信息協議: 幀的大小可變，64至1518Byte 以態網的性能指標介于遠程網和多處理器之間，它主要用于辦工自動化，分布式數據處理，終端訪問以及其它高速、突發式信息交換系統。 b） MPI網 MPI網為多點接口通訊，其通訊口集成在CPU上，可同時連接編程器和PC機（例HMI），聯網的CPU可以利用全局數據服務（GD），周期性地相互進行數據交換（每個程序周期允許16個GD包，每包可達64字節），CPU的MPI是直接與S7的K總線相連。 MPI的基本數據如下: ·數據傳輸速率: 187.5Kbps; ·網上工作站數: 最多32個; ·傳輸介質: 雙絞屏蔽電纜; ·傳輸距離: 50m 不帶中繼器; 9100m 帶10個中繼器; 1100m 帶2個中繼器。 c） Profibus網 Profibus網是一種實時、開放性工業現場總線網絡。它的特點是:使用數字傳輸，易于正確接收和差錯檢驗，保證了數據的可靠性和準確性，有利于降低工廠低層設備之間的電纜連接成本，易于安裝、維修和擴充，能及時發現故障，便于及早處理。它的最大優點是能充分利用智能設備的能力。 Profibus網網卡的通訊協議符合歐洲標準DIN19245中的第1-3部分，即Profibus-DP協議，該標準允許少量數據的高速循環通訊，因而總線的循環掃描時間是極小的，在特定的環境下總線通訊時間少于2ms。 Profibus網的基本數據如下: ·數據傳輸速率: 1.5Mbps; ·網上工作站數: 最多32個; ·傳輸介質: 雙絞屏蔽電纜; ·數據傳輸方式: 主-從站令牌方式。 （2） 軟件特點 a） CFC圖形配置 ·SIMADYN D軟件“D7-SYS”; ·STEP（SIMATIC manage HW 配置）。 b） CFC圖形配置軟件 ·標準功能最小的頂目 ·每個功能塊有5種可選的采樣時間，對控制程序可根據運行速度要求進行不同選擇，做到適時控制 ·靈活構成功能包 ·配置中可以隨意命名 ·易于與外圍設備相連 ·可以選擇和定義硬件 ·可在線設定、修改程序結構和補充配置（以前的圖形配置軟件不能在線改結構和配置）。 （3） 調速傳動特點 全數字控制系統性能好，可靠性高，可以滿足高動態品質與高調速精度的要求。全數字裝置還提供了對傳動系統完備的監控保護與故障自診斷功能，同時還擁有方便快捷的通訊聯網形式，可以同自動化系統聯網通訊，進行參數的設定和各種信息的交換。中壓變頻器控制系統是TRANSVEKTOR控制,它也可以選擇頻率、速度、轉矩控制。帶脈沖發生器的矢量控制保證了正常軋制的高的性能:速度范圍大于1:10。速度調節精度:不帶碼盤反饋速度精度約為0.1%，帶碼盤反饋速度精度約為0.002%。 4 結束語 安鋼高速線材電氣自動化在傳動方面廣泛采用了交流變頻技術、直流數字調速技術，大功率交流電機還采用了中壓IGBT變頻技術;在控制方面采用了PCS7集散控制系統，三層網絡，兩級控制,推廣應用了PRFIBUS-DP現場總線技術、工業以太網令牌環網技術、服務器客戶機技術，用戶軟件采用了CFC、SFC編程技術、T300工藝板定位控制技術;這些技術的應用，使整條線的自動化裝配達到了國內一流、國際先進的水平，各項經濟技術指標均已達到國內領先水平。這些技術可以推廣應用到我國國民經濟的各個領域，特別適用于冶金行業的棒、線材軋機、板材軋機等具有沖擊性負載又具有高速連續軋制的場合。