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 包鋼連軋不銹鋼管廠熱軋線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用多種型式的局域網(wǎng)絡(luò)，將Decnet、TCP/P、TPL網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組建成多級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用Open VMS、Unx、Windows操作系統(tǒng)支持下的GKS、Motif、RDB、C、Fortran、LabV iew等多種語(yǔ)言編制開發(fā)，完成多進(jìn)程的實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)程控制和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化。

包鋼連軋不銹鋼管廠采用從意大利NNSE公司引進(jìn)的五機(jī)架連軋管機(jī)組，可生產(chǎn)外徑60~245mm的各種無(wú)縫不銹鋼管，設(shè)計(jì)能力為20萬(wàn)噸/年，主機(jī)潛力可達(dá)30萬(wàn)噸/年。機(jī)組于2000年8月投產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)能力已達(dá)20000噸/月。本套機(jī)組主體設(shè)備包括2臺(tái)管坯鋸、p35m（中徑）環(huán)形加熱爐、菌式穿孔機(jī)、五機(jī)架連軋管機(jī)、三機(jī)架脫管機(jī)、再加熱爐、12架三輥式定徑機(jī)、24架三輥式張力減徑機(jī)、步進(jìn)式冷床、2臺(tái)管排鋸。熱軋線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用多種型式的局域網(wǎng)絡(luò)和軟件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程控制、生產(chǎn)計(jì)劃管理、物流管理等功能。

一、熱軋線控制系統(tǒng)概況

 熱軋線采用二級(jí)控制系統(tǒng)，包括二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和一級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所控制區(qū)域的設(shè)備有流體系統(tǒng)、穿孔機(jī)、連軋機(jī)、芯棒循環(huán)系統(tǒng)、定徑/張減機(jī)。

 二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由2臺(tái)小型機(jī)PCC（Process Control Computer）和LCC（Line Control Copmuter）組成，其中PCC完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及顯示、數(shù)學(xué)模型計(jì)算和設(shè)定、工藝報(bào)表生成，LCC實(shí)現(xiàn)物料跟蹤、生產(chǎn)計(jì)劃管理。

 一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：由2臺(tái)TCI（TPL Computer Interface）、3臺(tái)AMS（A nsaldo M icro Systm）、1臺(tái)HCCS（Hydrau lic Cap su le Control System）組成和6套PLC（GE90/70）組成。2臺(tái)TCI為二級(jí)計(jì)算機(jī)與TPL網(wǎng)的接口，是一級(jí)與二級(jí)之間數(shù)據(jù)通訊的接口設(shè)備。3臺(tái)AMS分別管理穿孔區(qū)、連軋區(qū)、定徑/張減區(qū)所屬的設(shè)備，完成通訊管理、接收二級(jí)設(shè)定值、速度給定、接收傳動(dòng)診斷、采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等功能。

 HCCS實(shí)現(xiàn)機(jī)架輥縫控制、計(jì)算軋制力、頭尾削尖等功能。6套PLC分別完成流體系統(tǒng)、穿孔機(jī)、芯棒循環(huán)、連軋機(jī)、換輥、定徑張減機(jī)的邏輯控制，接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制信號(hào)的功能。系統(tǒng)采用了多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議共存的解決方案，提供多種監(jiān)控手段和設(shè)定方式，有很好的冗余性和安全性。

二、一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 TCIAMS和各PLC站點(diǎn)通過(guò)TPL（TokenPassingLine）網(wǎng)連接，網(wǎng)上各單元均包含MM11和MM87兩塊板，MM11是站點(diǎn)與TPL網(wǎng)的接口，MM87實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)目刂?。每個(gè)單元循環(huán)地將信息傳送到總線上，使得他們都有一個(gè)相同的全局存儲(chǔ)器，以保證各單元間的信息交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。信息的傳送按照ArCNET標(biāo)準(zhǔn)，有廣播方式和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種傳送方式。兩條相冗余的TPL網(wǎng)互為熱備，當(dāng)一條發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換到另一條。

 TCL、AMS、開發(fā)系統(tǒng)、組態(tài)器、監(jiān)控器還通過(guò)以太網(wǎng)使用TCP/IP協(xié)議通訊，HCCS通過(guò)Bit3適配器與AMSMO2相連，還通過(guò)以太網(wǎng)使用TCP/IP協(xié)議同開發(fā)系統(tǒng)和維護(hù)終端通訊。TC、AMS、HCCS、開發(fā)系統(tǒng)硬件都采用Moto rola VMEbus系列產(chǎn)品，開發(fā)系統(tǒng)使用SYSTEMV68Unix，編程語(yǔ)言為C，使用Motormal68000系列微處理器，采用嵌入式Unx，將應(yīng)用任務(wù)下裝到框架中獨(dú)立運(yùn)行，配合使用多種接口板，構(gòu)成可完成各種不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)。

 21TCI TCI是二級(jí)小型機(jī)和TPL網(wǎng)的接口，使用SCSI總線和ALPHA相連，通過(guò)TPL網(wǎng)和AMS、PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并內(nèi)置網(wǎng)卡和開發(fā)系統(tǒng)、組態(tài)器、監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)通訊。

 22AMS系統(tǒng)是一級(jí)的核心，內(nèi)置多塊CPU板控制多任務(wù)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，RAM存儲(chǔ)板裝載應(yīng)用程序，DVME板通過(guò)RS485串行線連接電機(jī)傳動(dòng)（SPD）實(shí)現(xiàn)速度給定并接收反饋，數(shù)字16、模擬o板接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器來(lái)的信號(hào)，以太網(wǎng)卡和一級(jí)操作員接口（OIS）建立連接，MM87、MM11板可與二級(jí)系統(tǒng)（TCID、PLC系統(tǒng)通訊。另外，M02通過(guò)Bit3適配器與HCCS連接。

 5臺(tái)OIS（PC機(jī)）提供給操作員，可以進(jìn)行預(yù)設(shè)定和調(diào)整，實(shí)時(shí)顯示來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，確認(rèn)二級(jí)的設(shè)定參數(shù)，通過(guò)視頻頁(yè)來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。組態(tài)器（PC機(jī)）是所有信號(hào)的處理中樞，可運(yùn)行于Micro soft Windows環(huán)境的ARTICS組態(tài)軟件可方便地生成各單元間交換的信號(hào)，定義下裝任務(wù)的功能，配置單元的硬件結(jié)構(gòu)。監(jiān)控器（PC機(jī)）則由可運(yùn)行于Micro soft Windows環(huán)境的MON ITOR軟件顯示任務(wù)狀態(tài)、變量狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、ID組態(tài)，并可管理信息交換和進(jìn)行輸入輸出強(qiáng)制。

 23HCCS HCCS系統(tǒng)包含多塊集成Flash Mamory的CPU板，分別存儲(chǔ)5個(gè)機(jī)架的應(yīng)用程序，由多塊輸入和輸出模塊接收來(lái)自傳感器的信號(hào)并下達(dá)指令，以太網(wǎng)卡連接開發(fā)系統(tǒng)及維護(hù)終端，Bit3適配器與AMSMO2相連。HCCS系統(tǒng)接收二級(jí)系統(tǒng)的設(shè)定值并將軋制數(shù)據(jù)送到二級(jí)系統(tǒng)。

 HCCS系統(tǒng)可完成機(jī)架的輥縫自動(dòng)控制，液壓缸報(bào)警管理，計(jì)算軋制力，實(shí)現(xiàn)AGC（自動(dòng)輥縫修正）控制和頭尾削尖功能。維護(hù)終端是1臺(tái)PC機(jī)，連接到HCCS以太網(wǎng)卡，在Micro soft Windows環(huán)境下使用LabV iew軟件開發(fā)，可實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的V O信號(hào)，選擇執(zhí)行指令，監(jiān)視和記錄控制系統(tǒng)的重要信號(hào)，更改控制參數(shù)。

 24PLC PLC系統(tǒng)完成生產(chǎn)過(guò)程的邏輯控制，其包含的1）模板連接現(xiàn)場(chǎng)傳感器，DVME模板連接變頻器，實(shí)現(xiàn)和傳動(dòng)的數(shù)據(jù)交換。

三、二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 1. 系統(tǒng)組成

  二級(jí)系統(tǒng)由2臺(tái)主機(jī)（ALPHA Server 2100）PCC、LCC和5臺(tái)終端（VXT2000）組成，通過(guò)以太網(wǎng)使用DECnet通訊協(xié)議互聯(lián)，終端放在操作臺(tái)上，作為二級(jí)的人機(jī)接口（MMD。存儲(chǔ)應(yīng)用軟件的硬盤使用DSSI線路構(gòu)成磁盤陣列，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序共享。完成多進(jìn)程的實(shí)時(shí)控制。

 2. 系統(tǒng)主要功能

 二級(jí)軟件功能主要包括數(shù)據(jù)記錄、數(shù)學(xué)模型、物料跟蹤、生產(chǎn)管理。數(shù)據(jù)記錄、數(shù)學(xué)模型由PCC完成；物料跟蹤，生產(chǎn)管理由LCC完成。

 數(shù)據(jù)采集：通過(guò)高速SCS1接口從一級(jí)系統(tǒng)以20ms為周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示、存檔及調(diào)用，并可生成每根鋼管的工藝報(bào)表，以提高鋼管質(zhì)量。

 數(shù)學(xué)模型：設(shè)定模型根據(jù)每一批不銹鋼管的原始數(shù)據(jù)，計(jì)算穿孔機(jī)、連軋機(jī)和定徑/張減機(jī)的設(shè)定值并下裝到一級(jí)。

 物料跟蹤：通過(guò)批爐號(hào)和芯棒代碼，保證軋制過(guò)程中能夠自動(dòng)識(shí)別每一根物料，數(shù)據(jù)來(lái)源為TPL網(wǎng)。

 生產(chǎn)管理：通過(guò)輸入生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)規(guī)范的生產(chǎn)管理，并收集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)。

 3. 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

 二級(jí)系統(tǒng)應(yīng)用軟件是在OpenVMS操作系統(tǒng)下，使用DECC語(yǔ)言和DEC FORTRAN語(yǔ)言編寫，圖形界面使用MOTF、GKS等工具制作。

四、任務(wù)間通訊的實(shí)現(xiàn)

 系統(tǒng)中每個(gè)子程序稱為任務(wù)，任務(wù)之間的通訊采用郵箱的方式,任務(wù)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)提供一些例程（routines）方便用戶使用郵箱，這些例程可編譯為英文件，便于用戶程序調(diào)用。

五、控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

 網(wǎng)絡(luò)便于拓展：二級(jí)、一級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均采用Cs網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，靈活可靠，可以方便地增加客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，能夠適應(yīng)多種用戶管理模式。系統(tǒng)安全可靠：采取多種措施實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)局部發(fā)生故障時(shí)不影響生產(chǎn)，另備份數(shù)據(jù)、設(shè)定值多重確認(rèn)等手段也提高了系統(tǒng)的安全性。

 易于維護(hù)和操作：系統(tǒng)硬件和軟件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于開發(fā)新功能以滿足生產(chǎn)和管理的需要，客戶端操作簡(jiǎn)單，方便靈活。生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融合；二級(jí)系統(tǒng)既可完成數(shù)學(xué)模型的大運(yùn)算量，又實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理的功能，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和應(yīng)用水平。

六、應(yīng)用效果

 現(xiàn)在二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)正式交付使用，系統(tǒng)自投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)控制和管理的全自動(dòng)化?？焖俚木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)實(shí)時(shí)性的要求，采集的數(shù)據(jù)和計(jì)算后的工藝報(bào)表為分析和排除設(shè)備故障，提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了科學(xué)的依據(jù)；數(shù)學(xué)模型功能充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)控制運(yùn)算精確的優(yōu)點(diǎn)；生產(chǎn)計(jì)劃和跟蹤功能提高了全廠的生產(chǎn)管理水平。為提高企業(yè)的自動(dòng)化控制應(yīng)用水平及產(chǎn)品的質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。