| 荣获“2007年度工控及自动化领域优秀案例”有奖评选 二等奖 | |
| 写作心得： 收到《GE Fanuc的PACSystems RX7i在济钢1700的应用》一文在中国工控网2007年度优秀案例评选中获得二等奖，我觉得非常激动，因为参加评选的是全国的优秀应用案例,他们的作品都是非常厉害的，我在网上也看到了，作为刚刚涉足这个行业时间不到5年的我来说，以为这篇文章不能获奖了，但能获奖，我真的感到非常兴奋。我非常感谢热轧厂的各位领导,给我提供了一个好的学习平台和学习机会,感谢北科大各位老师教会了我们很多东西,感谢GE FANUC公司给我们提供的好的设备和好的交流平台,感谢中国工控网这么一个好的舞台,能够让我们施展全部才华。
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| 专家点评： | |
| 济钢1700mm（ASP）项目是依靠国内自己的力量，创造性开发的中薄板坯连轧工艺技术和生产流程，该生产线采用了多项新工艺、新技术，如：高温定性的弯绲和窜绲装置、AGC装置、完善的自动控制技术等。 热连轧系统采用了21套GE Fanuc的PACSystems RX7i系统组成网络，其特点是系统的快速性，即高速控制和高速通讯。其系统的优越性下： 1） 速度快、能够满足热连轧对高速处理的要求； 2） 通过第三方通讯模板进行数据通讯，能够满足高速通讯的要求； 3） 支持在线程序更改节约调试时间； 4） 易于扩展，同第三方模板融合； 5） 以太网具有单独的处理器，需要重新启动以太网时不影响系统。 本文可对板卡的功能描述做适当的压缩，使全文更加精炼。 |
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摘 要 本文结合济钢1700中薄板坯连铸连轧工程，阐述了GE Fanuc的PACSystems RX7I的在济钢1700的广泛使用，在实际控制过程中有一定的指导意义。
关键词 RX7i、PACSystems、热连轧、基础自动化
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
济南钢铁集团始建于1958年，职工3.8万，资产总额400亿，产品以中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板为主。“十五”期间，济钢抓住机遇加快结构调整，推进集约经营，取得了又好又快发展，2005年钢产量突破1000万吨，在全国十大钢中名列前矛，极大提高了济钢的知名度。
济钢1700中薄板坯连铸连轧工程是由鞍钢总承包进行设计、安装和调试的，是我国第一条具有自主知识产权的中薄板坯热轧带钢生产线，在国内尚属首例。2004年底奠基以来，进行了2年的施工建设，设备安装和调试，于2006年1月一次试车成功，2006年8月份产量超过21万吨，标志着年产250万吨的热轧生产线顺利投产。
热连轧控制系统在冶金企业中属于高精端的层面，其自动化控制系统的好坏决定了这条线本身的的质量和产量，因热连轧机的生产率高、生产过程连续，只要提高自动化水平，就可挖掘其巨大潜力，大幅度地提高产量和改善产品的机械性能、产品尺寸精度、断面形状和平直度，而且自动化系统还可以承担人力不能胜任的复杂工作。本文从热轧基础自动化的搭建着手，介绍GE Fanuc的高端产品RX7I如何采集现场检测元件，采集操作台的人工设备干预，利用复杂的内部数学模型来完成带钢在机架内时各种设备的动作时序和动作过程。
二、系统配置要求
济钢1700热轧生产线主要由：两座步进式加热炉，一台带前立辊的四辊可逆式粗轧机，一台切头飞剪，六机架精轧机组，一套带钢层流冷却装置，两台卷取机，一套钢卷运输系统等设备组成。
根据工艺、设备布置及控制功能，连轧机自动化系统（L1级）的范围是从加热炉炉前辊道开始到卷取、运输及称重入库为止整条轧制线上所有动作设备的控制和质量控制，以及数据读入、控制接口、控制值输出等。
热轧自动化控制系统应具有两大“特点”，即高速控制和高速通信，目前，轧机设备控制及工艺参数控制的周期一般为6～20ms，液压APC要求更快，在为1-2ms，AGC和AWC要求小于20ms；特别是在精轧区域内，多个控制功能耦合，并共享输入和输出模块，因此要求数据信息在各控制站之间以及各CPU之间能快速更新。最快的数据更新时间最快可达1ms，如下图所示：
通过图形可以看出来，辊缝的变化会影响前滑，前滑会影响带钢的速度，但是辊缝的控制和速度的控制处于不同的PLC控制下，它们除了各自控制要求快速外，相互之间也需要快速交换数据来补偿外界干扰带来的不稳定。
热轧基础自动化系统应该具有灵活的扩展性，便于采购和升级，本系统采用基于国际标准总线，即VME总线的控制器及PCI总线的人机界面，随着硬件模块的升级换代可方便地更换模块，而不需要重新移植应用软件。
为便于操作，维护，管理，全线I/O都集中进入Versa Max Remote I/O，再经控制器处理，HMI通过全线以太网与相应控制器交换信息，工程师站通过全线以太网可对任一控制器进行，实现数据共享。
三、GE Fanuc 解决方案
3.1 系统构成
从加热炉入口开始一直到运输链结束，整个基础自动化全轧线上分布了21台GE Fanuc的PACSystems RX7i系统和7套GE 系列90-30 PLC。此外在部分PAC系统中插入了自带I/O的基于Power PC的CPU板，完成快速的液压控制，如图2：
轧线就是靠这些处理器设备完成动作设备的控制和质量控制，以及数据读入、控制接口、控制值输出等。
3.2 高速处理
整个连轧机自动化系统的控制器均为GE Fanuc 产品，分为两大类：PAC－systems和 GE 90－30 PLC：
PACSystems是GE Fanuc公司推出的集先前产品先进性于一身的高性能控制器，是GE系列90-70的升级，速度为系列GE系列90-70的7-10倍，目前有2种类型，IC698CPE010 和IC698CPE020，在线上都有用到，以实现数据的高速处理。
GE 系列90－30主要用于全线要求响应不是很快的场所，液压站和润滑站。
另外，针对液压，还在GE Fanuc RX7i 的机架中引入了VME总线的液压控制器（如右图）,液压控制器由德国MEN公司提供的Power PC（如图3所示）和M-Module构成。德国MEN公司6U VME总线Power PC工作站采用Motorola公司的CPU,外挂接M-Module，提供磁尺接口和I/O接口 以嵌入式
VxWorks为操作平台，处理时间为1-2ms,为高速压下提供了基础。
3.3 高速通讯
轧线上的主控制器之间与过程控制级的通讯采用GE的2Gb/s的光纤内存映像网（RFM）通讯。具有简单易用，与操作系统和处理器无关，极短的数据传输延迟，抗干扰能力强，各站数据刷新时间快（小于1ms）等优点。
他的实现是通过基于VME总线的第三方模板5565（如图4所示）和相对应的光纤交换机5595（如图5所示）组成的，中间采用对应的LC-LC光纤跳线连接。系统提供节点旁路产品用以自动地绕过坏的或关机的RM节点，维持环路的完整性。旁路产品提供节点旁路环保护，就象网络集线器的功能一样。另外还提供单模到多模的转换器，用于扩展网络，使网络的节点间距最大可达10 km。
5565的最大节点数为256个，全线的处理器一共不到20个，完全能够满足需要，而且全线距离在1KM之内，能够实现光纤传输，而且多模光纤就能够满足。
3.4 I/O处理
全线现场信号的集中，都是通过Versa Max I/O进入到系统的，而且全线统一，都是通过DP网传上来。对现场设备的输出控制也是通过DP网来实现的DP网连接了现场到电气室，而且走线少，维护方便。
全线PAC系统的远程I/O的输入都是经过5136（如图6所示）来实现的，5136不是GE Fanuc本身的产品，但是GE Fanuc可以方便扩展，5136在1700的热轧现场就是成功的应用。5136是WOODHEAD公司的产品，通过DP网线和超级终端对5136硬件的设置，可以扩展多达125个从站，每个从站又可
