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作者簡(jiǎn)介：張乃杰（1973-），男，河北唐山人，大學(xué)本科，技術(shù)工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化控制。
摘 要：本文以長(zhǎng)治H型鋼控制系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單的介紹CC-Link在冶金行業(yè)軋制生產(chǎn)線上的應(yīng)用，并對(duì)CC-Link在系統(tǒng)中的應(yīng)用作了詳細(xì)說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：CC-Link；H型鋼自控
Abstract：CC_LINK network proposed by MITSUBISHI electric corporation is a kind of field-bus technology for factory-automatic workshop monitoring and data communication and control among field devices.It can supply distributed digital control and field communication for field devices and workshop monitoring，which makes a feasible solution to total plant automation and field device intellectualization.Rapidity and reliability of communication network is key in metallurgical automation system.By taking Changzhi H-beam automation system as one example，this paper introduces the application of CC_LINK network and MITSUBISHI CC_LINK network in the metallurgical rolling line.
Key words：MITSUBISHI CC_LINK network；H-beam automation
隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，H型鋼在大型建筑、廠房、橋梁建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，H型鋼生產(chǎn)線也越來(lái)越被冶金企業(yè)所關(guān)注，目前我國(guó)共有11條H型鋼生產(chǎn)線，分布于馬鋼、萊鋼、攀鋼、包鋼、日照、津西鋼廠等大型鋼廠。作為一種綠色建筑鋼材，未來(lái)幾年我國(guó)的H型鋼需求量必將會(huì)得到很大的提高。長(zhǎng)治鋼鐵集團(tuán)位于山西省長(zhǎng)治市，創(chuàng)建于1947年，是中國(guó)共產(chǎn)黨在太行山革命根據(jù)地建設(shè)的第一個(gè)鋼鐵企業(yè)，經(jīng)過60多年的發(fā)展，現(xiàn)已形成集采礦、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋材、水泥制造、工程建設(shè)、鍛壓機(jī)械制造、房地產(chǎn)開發(fā)于一體，鋼鐵生產(chǎn)能力達(dá)360萬(wàn)噸的大型國(guó)有企業(yè)。由北京北京高威科電氣技術(shù)有限公司于2007年承建的H型鋼生產(chǎn)線，工程總投資52612萬(wàn)元，設(shè)計(jì)產(chǎn)量60萬(wàn)噸／年，機(jī)械設(shè)備總重5346噸，電氣總?cè)萘?8000千瓦，核心設(shè)備由德國(guó)西馬克·梅爾公司引進(jìn)。
1 CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線
CC-Link是CONTORL&COMMUNICATION LINK的簡(jiǎn)稱，是一種國(guó)際化，開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，采用了廣播輪詢的傳送方式，最快通訊速度10Mbps，最大連接站點(diǎn)數(shù)量64臺(tái)。
CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線的主要特點(diǎn)：
（1）網(wǎng)絡(luò)可掛接：遠(yuǎn)程I/O站；遠(yuǎn)程設(shè)備站；智能設(shè)備站和本地站等多種控制設(shè)備單元。
（2）從站脫離
由于系統(tǒng)采用總線連接方法，即使一個(gè)模塊系統(tǒng)因停電而失效，也不會(huì)影響和其它正常模塊的通信，而且，對(duì)于電纜使用兩個(gè)端子排的模塊，可以在數(shù)據(jù)鏈接的時(shí)候更換該模塊。
（3）備用主站功能
如果主站因PLC CPU或者電源故障發(fā)生故障，該功能可以通過切換到備用主站（主站的備用站）的辦法繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接。即使在備用主站控制進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接時(shí)，主站也可以復(fù)位到在線，準(zhǔn)備在備用主站宕機(jī)的時(shí)候啟用。
（4）既可采用專用三芯屏蔽電纜，也可以通過中繼器使用光纖實(shí)現(xiàn)高速遠(yuǎn)距離的連接。
（5）連接方式靈活，原則上采用多點(diǎn)連接，也可實(shí)現(xiàn)T型分支連接。
2 長(zhǎng)治H型鋼生產(chǎn)線的方案
H型鋼軋制生產(chǎn)線主要由：1臺(tái)步進(jìn)式加熱爐、1臺(tái)可逆式二輥粗軋機(jī)、三機(jī)架萬(wàn)能式精軋機(jī)組、熱鋸機(jī)組、步進(jìn)冷床、矯直設(shè)備、冷鋸機(jī)組及堆垛設(shè)備組成。工藝流程如下：
連鑄坯→鋼坯清理→稱重→上料臺(tái)架→上料輥道→入爐口→加熱→出爐→高壓水除鱗→開坯機(jī)可逆軋制→熱鋸切頭尾→萬(wàn)能軋機(jī)可逆軋制→熱鋸切頭尾及倍尺分段→上冷床冷卻→下冷床矯直→編組臺(tái)編組→冷鋸定尺鋸切→檢查臺(tái)檢查→碼垛機(jī)收集→打捆機(jī)包裝→稱重→掛標(biāo)牌→成品入庫(kù)。
軋線中除主體設(shè)備軋機(jī)外，輥道電機(jī)等輔傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)比重最大，針對(duì)于此，本系統(tǒng)底層采用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線，進(jìn)行液壓潤(rùn)滑站PLC控制器及各輔傳動(dòng)裝置FR-A700變頻器間的數(shù)據(jù)交換與通訊，供電方式全部采用直流母線供電，輔傳動(dòng)裝置與主PLC用CC-Link相連。CC-Link有極高的傳輸速率，多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主PLC與各輔傳動(dòng)系統(tǒng)之間的設(shè)定值、指令和數(shù)據(jù)均通過PLC的CC-Link網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度快；在操作臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有CC-Link遠(yuǎn)程I/O站，也通過CC-Link網(wǎng)絡(luò)化分布式控制。PLC系統(tǒng)配有多條CC-Link網(wǎng)絡(luò)，把各區(qū)輔傳動(dòng)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程操作部分分段組網(wǎng)，在提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的同時(shí)，也增加了系統(tǒng)的安全可靠性。
該網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)：
（1）網(wǎng)絡(luò)總站點(diǎn)數(shù)量可靈活設(shè)定；
（2）網(wǎng)絡(luò)的通信速率為2.5Mbps；
（3）網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：CC-Link；
（4）每臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的PLC均裝有一塊網(wǎng)絡(luò)接口模塊，輔傳動(dòng)裝置設(shè)CC-Link選項(xiàng)卡；
（5）PLC與輔傳動(dòng)間的各種控制信號(hào)和狀態(tài)信息都可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
整個(gè)H型鋼生產(chǎn)線包含三菱FR-A700變頻器114臺(tái)，2臺(tái)FR-F740-630K變頻器，31臺(tái)FR-V540變頻器，分別作為輥道運(yùn)輸和輔助液壓系統(tǒng)，14個(gè)FX2NCPU分別用于液壓站、稀油潤(rùn)滑站及其操作臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)操作箱等控制。另外還設(shè)有CC-Link遠(yuǎn)程I/O站9個(gè)用作現(xiàn)場(chǎng)操作箱，8臺(tái)主CPU選擇Q25HCPU。如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置示意圖
通過CC-Link連接最大的從站數(shù)量為64個(gè)，原則上采用多點(diǎn)連接方式，或使用中繼器采用T型分支連接，同時(shí)通訊距離和傳輸速度直接關(guān)聯(lián)，具體見表1。
表1
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通訊速度 |
156Kpbs |
625Kpbs |
2.5Mpbs |
5Mpbs |
10Mpbs |
| 傳輸距離 | 1200m | 900m | 400m | 160m | 100m |
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現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的體會(huì)：
（1）有關(guān)CC-Link網(wǎng)絡(luò)布線的問題
首先電纜選擇，最好選用專用電纜才能保證通訊質(zhì)量，CC-Link網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的T型分支處理必須選擇中繼模塊或者盡量避免出現(xiàn)T型分支，否則通訊不穩(wěn)定。
（2）通訊速度的選擇，在應(yīng)用中由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不確定在滿足使用要求的前提下，不要設(shè)置得過高。如必須快速通訊，最好通過增加主站模塊來(lái)縮短通訊距離，來(lái)提高速度。Q25HCPU最多能安裝4塊主站模塊QJ61BT11。
（3）終端電阻的使用，電纜兩端的終端電阻是用來(lái)減輕終端部分的信號(hào)反射，阻止信號(hào)干擾的，必須適用于電纜相配的終端電阻。
3 結(jié)束語(yǔ)
這種基于現(xiàn)場(chǎng)總線基礎(chǔ)上的控制方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。從設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出該控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：第一，節(jié)省硬件數(shù)量與投資；第二，節(jié)省安裝費(fèi)用；第三，節(jié)省維護(hù)開銷；第四，用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)；第五，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。第六，減少操作維護(hù)人員，方便調(diào)度指揮，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。總之，CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線的成功應(yīng)用，不僅降低成本，簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的配置，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，尤其是其靈活全面的故障診斷能力及網(wǎng)絡(luò)通訊能力，方便了施工、調(diào)試和維護(hù)，使系統(tǒng)綜合運(yùn)行成本大幅減少，系統(tǒng)性能大幅度提高。生產(chǎn)線自2007年底投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠，并順利達(dá)產(chǎn)，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)，為H型鋼廠的順利投產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)保障。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］Q系列CC-Link網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用戶參考手冊(cè)SH（NA）-080237C-A.
［2］三菱通用變頻器A700使用手冊(cè).
［3］三菱通用變頻器內(nèi)直選件FR-A7NC使用手冊(cè).
——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)