包钢连轧不锈钢管厂热轧线计算机控制系统采用多种型式的局域网络，将Decnet、TCP/P、TPL网络互联组建成多级网络系统，采用Open VMS、Unx、Windows操作系统支持下的GKS、Motif、RDB、C、Fortran、LabV iew等多种语言编制开发，完成多进程的实时控制，从而实现了过程控制和生产管理的自动化。

包钢连轧不锈钢管厂采用从意大利NNSE公司引进的五机架连轧管机组，可生产外径60~245mm的各种无缝不锈钢管，设计能力为20万吨/年，主机潜力可达30万吨/年。机组于2000年8月投产，现生产能力已达20000吨/月。本套机组主体设备包括2台管坯锯、p35m（中径）环形加热炉、菌式穿孔机、五机架连轧管机、三机架脱管机、再加热炉、12架三辊式定径机、24架三辊式张力减径机、步进式冷床、2台管排锯。热轧线计算机控制系统采用多种型式的局域网络和软件结构，实现全自动生产过程控制、生产计划管理、物流管理等功能。

一、热轧线控制系统概况

 热轧线采用二级控制系统，包括二级计算机控制系统和一级计算机控制系统，所控制区域的设备有流体系统、穿孔机、连轧机、芯棒循环系统、定径/张减机。

 二级计算机系统：由2台小型机PCC（Process Control Computer）和LCC（Line Control Copmuter）组成，其中PCC完成实时数据采集及显示、数学模型计算和设定、工艺报表生成，LCC实现物料跟踪、生产计划管理。

 一级计算机系统：由2台TCI（TPL Computer Interface）、3台AMS（A nsaldo M icro Systm）、1台HCCS（Hydrau lic Cap su le Control System）组成和6套PLC（GE90/70）组成。2台TCI为二级计算机与TPL网的接口，是一级与二级之间数据通讯的接口设备。3台AMS分别管理穿孔区、连轧区、定径/张减区所属的设备，完成通讯管理、接收二级设定值、速度给定、接收传动诊断、采集实时数据等功能。

 HCCS实现机架辊缝控制、计算轧制力、头尾削尖等功能。6套PLC分别完成流体系统、穿孔机、芯棒循环、连轧机、换辊、定径张减机的逻辑控制，接收现场信号和控制信号的功能。系统采用了多种网络结构和协议共存的解决方案，提供多种监控手段和设定方式，有很好的冗余性和安全性。

二、一级计算机系统结构

 TCIAMS和各PLC站点通过TPL（TokenPassingLine）网连接，网上各单元均包含MM11和MM87两块板，MM11是站点与TPL网的接口，MM87实现信号传输的控制。每个单元循环地将信息传送到总线上，使得他们都有一个相同的全局存储器，以保证各单元间的信息交换，实现数据共享。信息的传送按照ArCNET标准，有广播方式和点对点两种传送方式。两条相冗余的TPL网互为热备，当一条发生故障时自动切换到另一条。

 TCL、AMS、开发系统、组态器、监控器还通过以太网使用TCP/IP协议通讯，HCCS通过Bit3适配器与AMSMO2相连，还通过以太网使用TCP/IP协议同开发系统和维护终端通讯。TC、AMS、HCCS、开发系统硬件都采用Moto rola VMEbus系列产品，开发系统使用SYSTEMV68Unix，编程语言为C，使用Motormal68000系列微处理器，采用嵌入式Unx，将应用任务下装到框架中独立运行，配合使用多种接口板，构成可完成各种不同功能的应用系统。

 21TCI TCI是二级小型机和TPL网的接口，使用SCSI总线和ALPHA相连，通过TPL网和AMS、PLC实现数据交换，并内置网卡和开发系统、组态器、监控器实现通讯。

 22AMS系统是一级的核心，内置多块CPU板控制多任务实时应用系统的运行，RAM存储板装载应用程序，DVME板通过RS485串行线连接电机传动（SPD）实现速度给定并接收反馈，数字16、模拟o板接收现场传感器来的信号，以太网卡和一级操作员接口（OIS）建立连接，MM87、MM11板可与二级系统（TCID、PLC系统通讯。另外，M02通过Bit3适配器与HCCS连接。

 5台OIS（PC机）提供给操作员，可以进行预设定和调整，实时显示来自现场的数据，确认二级的设定参数，通过视频页来对现场生产过程进行控制。组态器（PC机）是所有信号的处理中枢，可运行于Micro soft Windows环境的ARTICS组态软件可方便地生成各单元间交换的信号，定义下装任务的功能，配置单元的硬件结构。监控器（PC机）则由可运行于Micro soft Windows环境的MON ITOR软件显示任务状态、变量状态、参数设置、ID组态，并可管理信息交换和进行输入输出强制。

 23HCCS HCCS系统包含多块集成Flash Mamory的CPU板，分别存储5个机架的应用程序，由多块输入和输出模块接收来自传感器的信号并下达指令，以太网卡连接开发系统及维护终端，Bit3适配器与AMSMO2相连。HCCS系统接收二级系统的设定值并将轧制数据送到二级系统。

 HCCS系统可完成机架的辊缝自动控制，液压缸报警管理，计算轧制力，实现AGC（自动辊缝修正）控制和头尾削尖功能。维护终端是1台PC机，连接到HCCS以太网卡，在Micro soft Windows环境下使用LabV iew软件开发，可实时显示现场的V O信号，选择执行指令，监视和记录控制系统的重要信号，更改控制参数。

 24PLC PLC系统完成生产过程的逻辑控制，其包含的1）模板连接现场传感器，DVME模板连接变频器，实现和传动的数据交换。

三、二级计算机系统结构

 1. 系统组成

  二级系统由2台主机（ALPHA Server 2100）PCC、LCC和5台终端（VXT2000）组成，通过以太网使用DECnet通讯协议互联，终端放在操作台上，作为二级的人机接口（MMD。存储应用软件的硬盘使用DSSI线路构成磁盘阵列，实现应用程序共享。完成多进程的实时控制。

 2. 系统主要功能

 二级软件功能主要包括数据记录、数学模型、物料跟踪、生产管理。数据记录、数学模型由PCC完成；物料跟踪，生产管理由LCC完成。

 数据采集：通过高速SCS1接口从一级系统以20ms为周期进行数据采集，采集到的现场数据可实时显示、存档及调用，并可生成每根钢管的工艺报表，以提高钢管质量。

 数学模型：设定模型根据每一批不锈钢管的原始数据，计算穿孔机、连轧机和定径/张减机的设定值并下装到一级。

 物料跟踪：通过批炉号和芯棒代码，保证轧制过程中能够自动识别每一根物料，数据来源为TPL网。

 生产管理：通过输入生产计划实现规范的生产管理，并收集数量和质量数据。

 3. 系统软件结构

 二级系统应用软件是在OpenVMS操作系统下，使用DECC语言和DEC FORTRAN语言编写，图形界面使用MOTF、GKS等工具制作。

四、任务间通讯的实现

 系统中每个子程序称为任务，任务之间的通讯采用邮箱的方式,任务的基本结构如图所示。系统提供一些例程（routines）方便用户使用邮箱，这些例程可编译为英文件，便于用户程序调用。

五、控制系统的技术特点

 网络便于拓展：二级、一级计算机系统均采用Cs网络体系结构，灵活可靠，可以方便地增加客户端进行网络扩展，能够适应多种用户管理模式。系统安全可靠：采取多种措施实现系统的可靠性，在网络局部发生故障时不影响生产，另备份数据、设定值多重确认等手段也提高了系统的安全性。

 易于维护和操作：系统硬件和软件均采用模块化结构，易于开发新功能以满足生产和管理的需要，客户端操作简单，方便灵活。生产过程自动化系统和生产管理系统的融合；二级系统既可完成数学模型的大运算量，又实现了生产管理的功能，极大地提高了劳动生产率和应用水平。

六、应用效果

 现在二级计算机系统已经正式交付使用，系统自投入使用以来，运行稳定，实现了生产控制和管理的全自动化。快速的网络系统能够满足生产实时性的要求，采集的数据和计算后的工艺报表为分析和排除设备故障，提高产品质量提供了科学的依据；数学模型功能充分体现了现代化生产控制运算精确的优点；生产计划和跟踪功能提高了全厂的生产管理水平。为提高企业的自动化控制应用水平及产品的质量奠定了良好的基础。