| 榮獲“2007年度工控及自動(dòng)化領(lǐng)域優(yōu)秀案例”有獎(jiǎng)評(píng)選 二等獎(jiǎng) |
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寫(xiě)作心得：
收到《GE Fanuc的PACSystems RX7i在濟(jì)鋼1700的應(yīng)用》一文在中國(guó)工控網(wǎng)2007年度優(yōu)秀案例評(píng)選中獲得二等獎(jiǎng)，我覺(jué)得非常激動(dòng)，因?yàn)閰⒓釉u(píng)選的是全國(guó)的優(yōu)秀應(yīng)用案例,他們的作品都是非常厲害的，我在網(wǎng)上也看到了，作為剛剛涉足這個(gè)行業(yè)時(shí)間不到5年的我來(lái)說(shuō)，以為這篇文章不能獲獎(jiǎng)了，但能獲獎(jiǎng)，我真的感到非常興奮。我非常感謝熱軋廠(chǎng)的各位領(lǐng)導(dǎo),給我提供了一個(gè)好的學(xué)習(xí)平臺(tái)和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),感謝北科大各位老師教會(huì)了我們很多東西,感謝GE FANUC公司給我們提供的好的設(shè)備和好的交流平臺(tái),感謝中國(guó)工控網(wǎng)這么一個(gè)好的舞臺(tái),能夠讓我們施展全部才華。
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專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)： |
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濟(jì)鋼1700mm（ASP）項(xiàng)目是依靠國(guó)內(nèi)自己的力量，創(chuàng)造性開(kāi)發(fā)的中薄板坯連軋工藝技術(shù)和生產(chǎn)流程，該生產(chǎn)線(xiàn)采用了多項(xiàng)新工藝、新技術(shù)，如：高溫定性的彎緄和竄緄裝置、AGC裝置、完善的自動(dòng)控制技術(shù)等。
熱連軋系統(tǒng)采用了21套GE Fanuc的PACSystems RX7i系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的快速性，即高速控制和高速通訊。其系統(tǒng)的優(yōu)越性下：
1） 速度快、能夠滿(mǎn)足熱連軋對(duì)高速處理的要求；
2） 通過(guò)第三方通訊模板進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，能夠滿(mǎn)足高速通訊的要求；
3） 支持在線(xiàn)程序更改節(jié)約調(diào)試時(shí)間；
4） 易于擴(kuò)展，同第三方模板融合；
5） 以太網(wǎng)具有單獨(dú)的處理器，需要重新啟動(dòng)以太網(wǎng)時(shí)不影響系統(tǒng)。
本文可對(duì)板卡的功能描述做適當(dāng)?shù)膲嚎s，使全文更加精煉。
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摘 要 本文結(jié)合濟(jì)鋼1700中薄板坯連鑄連軋工程，闡述了GE Fanuc的PACSystems RX7I的在濟(jì)鋼1700的廣泛使用，在實(shí)際控制過(guò)程中有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞 RX7i、PACSystems、熱連軋、基礎(chǔ)自動(dòng)化
Abstract This paper introduce how the PACSystems RX7i made in GE Fanuc used in Basic Automatic System in Jigang 1700 Hot Rolled Strip Steel Production Line , that production line will be run in future.
Keywords RX7i、PACSystems、Hot Rolled Strip Steel、Basic automatic system
一、概述
濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)始建于1958年，職工3.8萬(wàn)，資產(chǎn)總額400億，產(chǎn)品以中板、中厚板、熱軋薄板、冷軋薄板為主。“十五”期間，濟(jì)鋼抓住機(jī)遇加快結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)集約經(jīng)營(yíng)，取得了又好又快發(fā)展，2005年鋼產(chǎn)量突破1000萬(wàn)噸，在全國(guó)十大鋼中名列前矛，極大提高了濟(jì)鋼的知名度。
濟(jì)鋼1700中薄板坯連鑄連軋工程是由鞍鋼總承包進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試的，是我國(guó)第一條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中薄板坯熱軋帶鋼生產(chǎn)線(xiàn)，在國(guó)內(nèi)尚屬首例。2004年底奠基以來(lái)，進(jìn)行了2年的施工建設(shè)，設(shè)備安裝和調(diào)試，于2006年1月一次試車(chē)成功，2006年8月份產(chǎn)量超過(guò)21萬(wàn)噸，標(biāo)志著年產(chǎn)250萬(wàn)噸的熱軋生產(chǎn)線(xiàn)順利投產(chǎn)。
熱連軋控制系統(tǒng)在冶金企業(yè)中屬于高精端的層面，其自動(dòng)化控制系統(tǒng)的好壞決定了這條線(xiàn)本身的的質(zhì)量和產(chǎn)量，因熱連軋機(jī)的生產(chǎn)率高、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)，只要提高自動(dòng)化水平，就可挖掘其巨大潛力，大幅度地提高產(chǎn)量和改善產(chǎn)品的機(jī)械性能、產(chǎn)品尺寸精度、斷面形狀和平直度，而且自動(dòng)化系統(tǒng)還可以承擔(dān)人力不能勝任的復(fù)雜工作。本文從熱軋基礎(chǔ)自動(dòng)化的搭建著手，介紹GE Fanuc的高端產(chǎn)品RX7I如何采集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件，采集操作臺(tái)的人工設(shè)備干預(yù)，利用復(fù)雜的內(nèi)部數(shù)學(xué)模型來(lái)完成帶鋼在機(jī)架內(nèi)時(shí)各種設(shè)備的動(dòng)作時(shí)序和動(dòng)作過(guò)程。
二、系統(tǒng)配置要求
濟(jì)鋼1700熱軋生產(chǎn)線(xiàn)主要由：兩座步進(jìn)式加熱爐，一臺(tái)帶前立輥的四輥可逆式粗軋機(jī)，一臺(tái)切頭飛剪，六機(jī)架精軋機(jī)組，一套帶鋼層流冷卻裝置，兩臺(tái)卷取機(jī)，一套鋼卷運(yùn)輸系統(tǒng)等設(shè)備組成。
根據(jù)工藝、設(shè)備布置及控制功能，連軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)（L1級(jí)）的范圍是從加熱爐爐前輥道開(kāi)始到卷取、運(yùn)輸及稱(chēng)重入庫(kù)為止整條軋制線(xiàn)上所有動(dòng)作設(shè)備的控制和質(zhì)量控制，以及數(shù)據(jù)讀入、控制接口、控制值輸出等。
熱軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)具有兩大“特點(diǎn)”，即高速控制和高速通信，目前，軋機(jī)設(shè)備控制及工藝參數(shù)控制的周期一般為6～20ms，液壓APC要求更快，在為1-2ms，AGC和AWC要求小于20ms；特別是在精軋區(qū)域內(nèi)，多個(gè)控制功能耦合，并共享輸入和輸出模塊，因此要求數(shù)據(jù)信息在各控制站之間以及各CPU之間能快速更新。最快的數(shù)據(jù)更新時(shí)間最快可達(dá)1ms，如下圖所示：
通過(guò)圖形可以看出來(lái)，輥縫的變化會(huì)影響前滑，前滑會(huì)影響帶鋼的速度，但是輥縫的控制和速度的控制處于不同的PLC控制下，它們除了各自控制要求快速外，相互之間也需要快速交換數(shù)據(jù)來(lái)補(bǔ)償外界干擾帶來(lái)的不穩(wěn)定。
熱軋基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該具有靈活的擴(kuò)展性，便于采購(gòu)和升級(jí)，本系統(tǒng)采用基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，即VME總線(xiàn)的控制器及PCI總線(xiàn)的人機(jī)界面，隨著硬件模塊的升級(jí)換代可方便地更換模塊，而不需要重新移植應(yīng)用軟件。
為便于操作，維護(hù)，管理，全線(xiàn)I/O都集中進(jìn)入Versa Max Remote I/O，再經(jīng)控制器處理，HMI通過(guò)全線(xiàn)以太網(wǎng)與相應(yīng)控制器交換信息，工程師站通過(guò)全線(xiàn)以太網(wǎng)可對(duì)任一控制器進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
三、GE Fanuc 解決方案
3.1 系統(tǒng)構(gòu)成
從加熱爐入口開(kāi)始一直到運(yùn)輸鏈結(jié)束，整個(gè)基礎(chǔ)自動(dòng)化全軋線(xiàn)上分布了21臺(tái)GE Fanuc的PACSystems RX7i系統(tǒng)和7套GE 系列90-30 PLC。此外在部分PAC系統(tǒng)中插入了自帶I/O的基于Power PC的CPU板，完成快速的液壓控制，如圖2：
軋線(xiàn)就是靠這些處理器設(shè)備完成動(dòng)作設(shè)備的控制和質(zhì)量控制，以及數(shù)據(jù)讀入、控制接口、控制值輸出等。
3.2 高速處理
整個(gè)連軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制器均為GE Fanuc 產(chǎn)品，分為兩大類(lèi)：PAC－systems和 GE 90－30 PLC：
PACSystems是GE Fanuc公司推出的集先前產(chǎn)品先進(jìn)性于一身的高性能控制器，是GE系列90-70的升級(jí)，速度為系列GE系列90-70的7-10倍，目前有2種類(lèi)型，IC698CPE010 和IC698CPE020，在線(xiàn)上都有用到，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速處理。
GE 系列90－30主要用于全線(xiàn)要求響應(yīng)不是很快的場(chǎng)所，液壓站和潤(rùn)滑站。
另外，針對(duì)液壓，還在GE Fanuc RX7i 的機(jī)架中引入了VME總線(xiàn)的液壓控制器（如右圖）,液壓控制器由德國(guó)MEN公司提供的Power PC（如圖3所示）和M-Module構(gòu)成。德國(guó)MEN公司6U VME總線(xiàn)Power PC工作站采用Motorola公司的CPU,外掛接M-Module，提供磁尺接口和I/O接口 以嵌入式
VxWorks為操作平臺(tái)，處理時(shí)間為1-2ms,為高速壓下提供了基礎(chǔ)。
3.3 高速通訊
軋線(xiàn)上的主控制器之間與過(guò)程控制級(jí)的通訊采用GE的2Gb/s的光纖內(nèi)存映像網(wǎng)（RFM）通訊。具有簡(jiǎn)單易用，與操作系統(tǒng)和處理器無(wú)關(guān)，極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲，抗干擾能力強(qiáng)，各站數(shù)據(jù)刷新時(shí)間快（小于1ms）等優(yōu)點(diǎn)。
他的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)基于VME總線(xiàn)的第三方模板5565（如圖4所示）和相對(duì)應(yīng)的光纖交換機(jī)5595（如圖5所示）組成的，中間采用對(duì)應(yīng)的LC-LC光纖跳線(xiàn)連接。系統(tǒng)提供節(jié)點(diǎn)旁路產(chǎn)品用以自動(dòng)地繞過(guò)壞的或關(guān)機(jī)的RM節(jié)點(diǎn)，維持環(huán)路的完整性。旁路產(chǎn)品提供節(jié)點(diǎn)旁路環(huán)保護(hù)，就象網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器的功能一樣。另外還提供單模到多模的轉(zhuǎn)換器，用于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間距最大可達(dá)10 km。
5565的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為256個(gè)，全線(xiàn)的處理器一共不到20個(gè)，完全能夠滿(mǎn)足需要，而且全線(xiàn)距離在1KM之內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖傳輸，而且多模光纖就能夠滿(mǎn)足。
3.4 I/O處理
全線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的集中，都是通過(guò)Versa Max I/O進(jìn)入到系統(tǒng)的，而且全線(xiàn)統(tǒng)一，都是通過(guò)DP網(wǎng)傳上來(lái)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸出控制也是通過(guò)DP網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的DP網(wǎng)連接了現(xiàn)場(chǎng)到電氣室，而且走線(xiàn)少，維護(hù)方便。
全線(xiàn)PAC系統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O的輸入都是經(jīng)過(guò)5136（如圖6所示）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，5136不是GE Fanuc本身的產(chǎn)品，但是GE Fanuc可以方便擴(kuò)展，5136在1700的熱軋現(xiàn)場(chǎng)就是成功的應(yīng)用。5136是WOODHEAD公司的產(chǎn)品，通過(guò)DP網(wǎng)線(xiàn)和超級(jí)終端對(duì)5136硬件的設(shè)置，可以擴(kuò)展多達(dá)125個(gè)從站，每個(gè)從站又可
