1 引言 　　自1960年冶金工業(yè)的第一臺(tái)控制用計(jì)算機(jī)應(yīng)用于帶鋼熱連軋精軋機(jī)組輥縫及速度設(shè)定以及70年代帶鋼軋制全線實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制以來(lái)，30多年中計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)歷了四、五代的變遷，控制系統(tǒng)的硬件和軟件更新速度越來(lái)越快。軋制生產(chǎn)過(guò)程的控制功能亦由于對(duì)帶鋼質(zhì)量要求的不斷提高而日新月異，從厚度控制到溫度控制、寬度控制、板形控制以及機(jī)械性能的控制，從基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化到三級(jí)生產(chǎn)控制，并逐步形成包括控制與信息管理的完整的多級(jí)系統(tǒng)。同時(shí)帶鋼冷連軋近幾年也得到長(zhǎng)足的發(fā)展，冷軋帶鋼是帶材的主要成品工序，其所生產(chǎn)的冷軋薄板屬于高附加值鋼材品種，對(duì)其自動(dòng)化的要求更高。 　　我國(guó)冶金行業(yè)大型板帶熱連軋機(jī)共有十幾套，大型冷連軋機(jī)近十套，其自動(dòng)化水平在冶金行業(yè)來(lái)說(shuō)是比較高的，尤其是寶鋼、武鋼和鞍鋼的冷、熱連軋機(jī)，可以說(shuō)是居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，其計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)居國(guó)際先進(jìn)水平。這些先進(jìn)的軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅提高了軋機(jī)的產(chǎn)量，并且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 　　一個(gè)完整的過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成:自動(dòng)化儀表、工藝及數(shù)學(xué)模型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等構(gòu)成。冷、熱連軋重要的自動(dòng)化儀表主要有測(cè)厚儀、板形儀、凸度儀、測(cè)速儀、壓力計(jì)、張力測(cè)量?jī)x、液壓位置檢測(cè)儀等。主要的工藝和數(shù)學(xué)模型有軋制力模型、前滑模型、負(fù)荷最優(yōu)分配模型、厚度模型、板形模型、張力模型等。先進(jìn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大量使用，大功率傳動(dòng)系統(tǒng)普遍采用交-交、交-直-交變頻和直流傳動(dòng)，小功率輔助系統(tǒng)（如輥道傳動(dòng)）主要采用變頻調(diào)速，位置執(zhí)行機(jī)構(gòu)大量采用液壓伺服傳動(dòng)。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍采用大型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這樣，大量新工藝、新設(shè)備以及高端計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采用，使得帶鋼冷、熱連軋的生產(chǎn)質(zhì)量和效率大大提高，為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 2 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能 2.1 帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能 　　帶鋼熱軋生產(chǎn)是目前應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制最為成熟的一個(gè)領(lǐng)域，其控制范圍包含了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，從加熱爐入口、甚至從連鑄出口開始到成品庫(kù)，包括了軋制計(jì)劃，板坯庫(kù)管理，數(shù)學(xué)模型，設(shè)備控制和質(zhì)量控制以及傳動(dòng)（電氣及液壓傳動(dòng)）數(shù)字控制等各個(gè)層次，是軋鋼自動(dòng)化領(lǐng)域中最為龐大，最為復(fù)雜的控制系統(tǒng)。帶鋼熱連軋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本上分為三級(jí)，其系統(tǒng)功能框圖如圖1所示 （1） 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制功能 　　基礎(chǔ)自動(dòng)化面向機(jī)組，面向設(shè)備及設(shè)備的機(jī)構(gòu)。隨著電氣傳動(dòng)的數(shù)字化以及液壓傳動(dòng)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字傳動(dòng)已逐步與基礎(chǔ)自動(dòng)化成為一個(gè)整體。 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制功能按性質(zhì)可分為軋件跟蹤及運(yùn)送控制;順序控制和邏輯控制;設(shè)備控制及質(zhì)量控制。 （2） 過(guò)程自動(dòng)化控制功能 　　過(guò)程自動(dòng)化面向整個(gè)生產(chǎn)線，其中心任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)線上各機(jī)組和各個(gè)設(shè)備進(jìn)行設(shè)定計(jì)算，為此其核心功能為對(duì)粗軋、精軋機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行分配（包括最優(yōu)化計(jì)算）及數(shù)學(xué)模型的預(yù)（報(bào)）估，為了實(shí)現(xiàn)此核心功能為對(duì)粗軋、精軋機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行分配（包括最優(yōu)化計(jì)算），過(guò)程控制計(jì)算機(jī)必須設(shè)有板坯（數(shù)據(jù)）跟蹤、初始數(shù)據(jù)輸入、在線數(shù)據(jù)采集以及模型自學(xué)習(xí)等為設(shè)定模型服務(wù)及配套的功能。熱連軋過(guò)程自動(dòng)化控制的主要功能是精軋機(jī)組的厚度設(shè)定模型和板形設(shè)定數(shù)學(xué)模型，設(shè)定值計(jì)算后，下送到基礎(chǔ)自動(dòng)化，由設(shè)備控制功能執(zhí)行。 （3） 生產(chǎn)控制級(jí)功能 　　生產(chǎn)控制級(jí)用于協(xié)調(diào)煉鋼、連鑄、熱連軋以及冷連軋間的生產(chǎn)計(jì)劃，并以熱連軋為中心與上游及下游交換數(shù)據(jù)。生產(chǎn)控制除生產(chǎn)計(jì)劃（軋制計(jì)劃）的編制外，還負(fù)責(zé)板坯庫(kù)、成品庫(kù)的管理，質(zhì)量管理以及磨輥的管理等工作。 2.2 帶鋼冷連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)功能 　　以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是冷連軋生產(chǎn)控制的核心，其主要任務(wù)是保證冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。冷連軋自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能有:跟蹤;輥縫設(shè)定;速度設(shè)定; 張力設(shè)定;動(dòng)態(tài)變規(guī)格;彎輥、串輥及冷卻水設(shè)定;速度控制;張力控制;厚度控制;板形控制;成品表面質(zhì)量監(jiān)控;軋機(jī)運(yùn)行控制。帶鋼冷連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般分為三級(jí)，即生產(chǎn)管理級(jí)、過(guò)程控制級(jí)和基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)。 （1） 生產(chǎn)管理級(jí) 　　生產(chǎn)管理控制計(jì)算機(jī)一般采用微型機(jī)，完成冷連軋機(jī)組生產(chǎn)計(jì)劃的編排，不同生產(chǎn)工序的協(xié)調(diào)和產(chǎn)品質(zhì)量管理等功能。計(jì)算機(jī)要根據(jù)原料鋼卷和成品鋼卷確定出初始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是控制參數(shù)計(jì)算的初始信息。初始數(shù)據(jù)包括:鋼卷號(hào)、鋼種、原料厚度、寬度、卷重、長(zhǎng)度、原料板形、成品厚度、成品板形、帶鋼特殊控制要求以及鋼卷的化學(xué)元素等。計(jì)算機(jī)還需提供軋輥信息，如工作輥、中間輥和支撐輥的長(zhǎng)度、直徑、粗糙度、軋制長(zhǎng)度、凸度和換輥次數(shù)等數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將軋輥數(shù)據(jù)和初始數(shù)據(jù)傳送給二級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。此外，還將完成合同管理、質(zhì)量管理、物流管理以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。 （2） 過(guò)程控制級(jí) 　　過(guò)程控制計(jì)算機(jī)通常采用專用PC服務(wù)器或DEC公司的小型機(jī)構(gòu)成，其最大優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定性好，適于長(zhǎng)時(shí)間的在線運(yùn)行。一般情況下采用雙機(jī)系統(tǒng)，一臺(tái)在線工作，一臺(tái)熱備份。過(guò)程控制包括帶鋼跟蹤系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集與通訊、數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)、控制畫面及操作、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理及工程記錄處理等功能。除過(guò)程計(jì)算機(jī)外，系統(tǒng)還包括工程師工作站及若干臺(tái)特殊功能站，分別完成程序的調(diào)試、數(shù)據(jù)離線分析等功能。 （3） 基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí) 　　一級(jí)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)自動(dòng)化功能一般由多CPU的高性能控制器HPC和PLC來(lái)完成，這些HPC和PLC分別完成冷連軋入口段、酸洗段和軋機(jī)段等生產(chǎn)過(guò)程中若干個(gè)控制功能?；A(chǔ)自動(dòng)化的功能主要包括:機(jī)組速度控制、焊點(diǎn)及故障點(diǎn)跟蹤、開卷機(jī)及張力輥控制、入口鋼卷順序控制、自動(dòng)穿帶控制、卷取機(jī)自動(dòng)帶尾停車、卸卷順序控制、自動(dòng)厚度控制、液壓推上控制、軋輥調(diào)零控制、自動(dòng)板形控制、軋機(jī)的模擬仿真、從開卷機(jī)到卷取機(jī)的帶鋼跟蹤、動(dòng)態(tài)變規(guī)格控制、換輥及輔助設(shè)備順序控制、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理等功能。 3 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 　　由于用戶對(duì)冷、熱軋板質(zhì)量的要求越來(lái)越高，因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)是冷、熱連軋不可缺少的組成部分。隨著液壓控制系統(tǒng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用（液壓壓下、液壓彎輥、液壓竄輥機(jī)構(gòu)）加上全部控制都將作用于軋輥-軋件形成的變形區(qū)。 3.1 冷、熱連軋控制系統(tǒng)需滿足的兩個(gè)要求: （1） 高速控制。連軋機(jī)組除了一些順序邏輯控制可以采用通用的可編程控制器（PLC）外，大部分功能要求實(shí)現(xiàn)高速控制，控制周期1-10ms，為此需大量采用HPC（高性能控制器），HPC為多CPU控制器。 （2） 高速通訊。由于多個(gè)控制功能（例如厚度控制、張力控制、板形控制）最終都作用到變形區(qū)，因此存在較強(qiáng)的功能間耦合，需要相互傳遞補(bǔ)償信息。數(shù)據(jù)更新時(shí)間往往要求為1-2ms。 　　這個(gè)“二高”的特點(diǎn)決定了連軋控制系統(tǒng)應(yīng)是“快速”分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。能滿足這“二高”特點(diǎn)，同時(shí)能為冷、熱連軋機(jī)提供完整計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件及數(shù)學(xué)模型與應(yīng)用軟件的廠家在國(guó)際上并不太多，主要電氣公司有美國(guó)GE、德國(guó)SIEMENS、法國(guó)ALSTOM、日本日立和三菱等等。軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)除了要滿足上述兩點(diǎn)要求外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還必須遵循一定的原則。 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循的原則 （1） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的VME及PCI總線作為基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開放，開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)今后的擴(kuò)充和升級(jí)。 （2） 采用多CPU結(jié)構(gòu)高性能控制器。采用高檔CPU，保證最快控制周期可達(dá)1ms,適合于應(yīng)用在分布式生產(chǎn)過(guò)程的快速系統(tǒng)中。更重要的是，硬件檔次緊跟當(dāng)前最流行的CPU指標(biāo)，硬件集成化程度高，百分之百的工業(yè)級(jí)芯片，適用于各種溫度環(huán)境和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。在高速通訊網(wǎng)絡(luò)方面，與第三廠家的良好接口和高可靠性的過(guò)程I/O接口，使得用戶能方便配置各類快速系統(tǒng)。多CPU結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境,非常適合于冷、熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)這樣的實(shí)時(shí)多任務(wù)的工作方式。 （3） 系統(tǒng)盡可能采用遠(yuǎn)程I/O。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用的日益廣泛，系統(tǒng)與傳動(dòng)（電氣及液壓）及各子系統(tǒng)一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接，實(shí)現(xiàn)以通信電纜（光纜）代替I/O電纜，大量減少電纜數(shù)量及電纜鋪設(shè)工作量，使系統(tǒng)更加可靠。 （4） 人機(jī)界面采用OPS+OPU結(jié)構(gòu)，即操作臺(tái)除了必須的緊急按鈕等操作器具外，主要由OPS （帶CRT顯示及專用觸摸式鍵盤的操作員站）及OPU（帶燈輔助功能鍵盤）組成。 （5） 具有良好的編程環(huán)境。全線各控制器的編程都符合國(guó)際IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131-3編程環(huán)境是經(jīng)過(guò)PLCOpen認(rèn)證，包括所有DCS/PLC典型編功能的系統(tǒng)，如:梯形圖、FBD和SFC編程、程序下裝、監(jiān)視執(zhí)行、信號(hào)強(qiáng)制等等。 （6） 系統(tǒng)具有高可靠性。正常連續(xù)生產(chǎn)是冷、熱連軋機(jī)的基本要求，也是提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的根本保證。因此，軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)要求具有很高的可靠性。一般要求整個(gè)系統(tǒng)的故障率小于0.2%，也就是說(shuō)，如果系統(tǒng)的考核時(shí)間為720小時(shí)，系統(tǒng)允許出現(xiàn)故障及故障恢復(fù)時(shí)間總共不能超過(guò)1.44小時(shí)。 （7） 具有較強(qiáng)的系統(tǒng)診斷能力，一般提供系統(tǒng)診斷站，提高對(duì)系統(tǒng)可靠性和維護(hù)效率。 （8） 每個(gè)操作員站的數(shù)據(jù)點(diǎn)一般不超過(guò)1024點(diǎn)，但要求數(shù)據(jù)刷新要快，一般要求數(shù)據(jù)刷新小于500ms。 4 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置典型結(jié)構(gòu) 　　為了滿足冷、熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)于高速控制和高速通訊的要求，國(guó)外大電氣公司都設(shè)計(jì)有針對(duì)性的大型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。但從系統(tǒng)的拓樸結(jié)構(gòu)上看基本上可歸納為兩類系統(tǒng)，即區(qū)域控制群結(jié)構(gòu)和超高速網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 4.1 區(qū)域控制器群結(jié)構(gòu) 　　屬于區(qū)域控制器群這一結(jié)構(gòu)的有GE的INNOVATION系統(tǒng)和西門子的SIROLL系統(tǒng)（圖2），其特點(diǎn)是采用高速網(wǎng)將控制冷連軋機(jī)組的各控制器（PLC及HPC）連成一個(gè)控制器群以解決各HPC間的快速數(shù)據(jù)交換（1-2ms）。有些系統(tǒng)缺乏區(qū)內(nèi)高速網(wǎng)，采用控制器間I/O連接來(lái)交換數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度看這不是一種好的方案。 　　系統(tǒng)由L1（一級(jí)）基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)，L2（二級(jí)）過(guò)程自動(dòng)化級(jí)及L3（三級(jí)）生產(chǎn)控制級(jí)構(gòu)成?；A(chǔ)自動(dòng)化級(jí)內(nèi)采用高速網(wǎng)后分為二層，上層為區(qū)域主管及用于質(zhì)量控制的HPC（例如厚度控制，板形控制），下層則為主傳動(dòng)數(shù)字控制器和機(jī)架控制器（SC）。機(jī)架控制器實(shí)際上即為本機(jī)架各液壓機(jī)構(gòu)（液壓壓下，彎輥，串輥）的液壓傳動(dòng)數(shù)字控制器（液壓APC）。因此可以說(shuō)下層為傳動(dòng)（電氣傳動(dòng)及液壓傳動(dòng)）的數(shù)字控制器。 　　 4.2 超高速網(wǎng)結(jié)構(gòu) 　　屬于這一結(jié)構(gòu)的有日立系統(tǒng)，三菱系統(tǒng)以及ALSTOM的ALSPA系統(tǒng)。 這一系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有控制器都平鋪地連接在L1/L2間的超高速網(wǎng)上，利用超高速網(wǎng)的寬頻帶，各控制器間以及L1與L2間以五種速度交換數(shù)據(jù)。同一區(qū)域內(nèi)控制器可以以1-2ms的周期交換數(shù)據(jù);不同區(qū)域的控制器可以以50ms或100m周期交換數(shù)據(jù);L1與L2間可以用50ms（跟蹤信息）、100ms（數(shù)據(jù)采表）及500ms（設(shè)定值下送）周期交換數(shù)據(jù);L1與L2與人-機(jī)界面系統(tǒng)的服務(wù)器可以用500或1000ms周期交換數(shù)據(jù)。 　　日本公司在系統(tǒng)中往往設(shè)有單獨(dú)的PI/O站，其任務(wù)僅是數(shù)據(jù)采集并主要送往過(guò)程計(jì)算機(jī)，因而其軟件分工中保留了在過(guò)程機(jī)上完成部分“動(dòng)作”性程序，西方公司則認(rèn)為過(guò)程計(jì)算機(jī)不應(yīng)帶任何I/O，其任務(wù)主要是設(shè)定計(jì)算以及為設(shè)定計(jì)算服務(wù)的功能，所有I/O信息將由基礎(chǔ)自動(dòng)化各控制器通過(guò)通訊網(wǎng)上送。 　　在系統(tǒng)的開放性上看，日本公司步伐較慢，在系統(tǒng)中喜歡采用自己公司的硬件，例如過(guò)程計(jì)算機(jī)各公司用自己的小型機(jī)，甚至人-機(jī)界面站亦用自己的產(chǎn)品。更不用說(shuō)基礎(chǔ)自動(dòng)化的控制器，更是專用產(chǎn)品。而西方公司的系統(tǒng)比較開放，喜歡用市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，ALSTOM的ALSPA系統(tǒng)中過(guò)程機(jī)采用通用小型機(jī)ALPHA機(jī)，人-機(jī)界面采用普通PC，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制器全部基于VME總線，其ALSPA PLC實(shí)際上即為GE FANUC的90-70和90-30 PLC以及GE FANUC的各種遠(yuǎn)程I/O，其HPC則采用多CPU VME總線控制器，而主網(wǎng)采用基于PCI，CPCI，VME等多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總線的光纖RTNet（亦稱為Reflective Memory Net）。 　　無(wú)論是“區(qū)域控制器群”還是“超高速網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，由于解決了1-2ms的超高速數(shù)據(jù)交換，都很好地滿足了冷、熱連軋過(guò)程的“二高”要求。 4.3 國(guó)內(nèi)鞍鋼CNROLL系統(tǒng) 　　2001年鞍山鋼鐵集團(tuán)公司和北京科技大學(xué)共同在鞍鋼1700mm半連軋翻新改造項(xiàng)目中，完成了自行設(shè)計(jì)的三級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其寬度、厚度、板形等各項(xiàng)控制功能均達(dá)到較先進(jìn)水平。近期又對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了完善和提高，即將將該新系統(tǒng)應(yīng)用到鞍鋼新建的濟(jì)鋼2150mm中薄板坯連鑄連軋工程連軋機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)中，該系統(tǒng)屬于“超高速網(wǎng)”結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)配置圖如圖4所示。 該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) （1） 整個(gè)系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，即100MB/s以太網(wǎng)、2GB/s的內(nèi)存映像主網(wǎng)和連接各遠(yuǎn)程I/O及電氣傳動(dòng)Profibus DP網(wǎng)。 （2） 基礎(chǔ)自動(dòng)化的所有控制器均由GE Fanuc的新產(chǎn)品PACSystems構(gòu)成。 （3） 各機(jī)架的液壓控制器都是由自帶I/O接口的Power PC組成，自成一體并能插在相應(yīng)控制器內(nèi)。 （4） 設(shè)置三類特殊功能站，專門建立了用于大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)記錄站PDA，主要由DSP及FPGA構(gòu)建的用于系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真的實(shí)時(shí)仿真站SIM，還有用于全線系統(tǒng)故障診斷的診斷站DIAG。 5 軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 　　隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)飛速發(fā)展，軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也日新月異，各級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和通訊速度大大加快，64位處理器及100MB/s以上的通訊網(wǎng)大量使用，系統(tǒng)診斷能力顯著提高，大大方便了維護(hù)工作，提高了系統(tǒng)作業(yè)率。以國(guó)內(nèi)外近期推出的軋制過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)看，近年來(lái)用于冷、熱連軋的快速計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有以下發(fā)展趨勢(shì): （1）硬件PC化，除人-機(jī)界面（HMI）站及數(shù)據(jù)記錄器等采用標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)外，有趨勢(shì)采用高檔PC作為過(guò)程計(jì)算機(jī)，加上各控制器的編程器或工程師站廣泛采用PC，以及基礎(chǔ)自動(dòng)化各HPC中所采用的基于奔騰II或III單板機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)的硬件都盡量向PC靠攏以降低系統(tǒng)成本。 （2） 系統(tǒng)軟件“微軟”化，包括過(guò)程計(jì)算機(jī)采用WINDOWS NT 作為操作系統(tǒng)，HMI系統(tǒng)采用服務(wù)器—客戶機(jī)結(jié)構(gòu)以及HMI軟件和編程軟件具有與OPC，ODBC接口都使系統(tǒng)便于與其他廠家軟件連接。 （3） 控制器采用開放式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期以來(lái)GE，西門子等大電氣公司都以開發(fā)自己固有的系統(tǒng)而自豪，其控制器一般采用非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的總線（如S5-PLC，S7-PLC，SIMADYN_D以及GE的SC-2000等）,但在本世紀(jì)末，GE，西門子相繼將自己的控制器轉(zhuǎn)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)VME總線（GE的INNOVATION控制器及西門子的SIMATIC TDC），使自己的系統(tǒng)開放。系統(tǒng)開放的好處是可以充分采用別的廠家開發(fā)的高性能I/O，網(wǎng)絡(luò)等，而不必事事都要自己投資開發(fā)。而對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)開放意味著便于擴(kuò)展以及備品備件方便采購(gòu)。 （4） HMI系統(tǒng)的統(tǒng)一，長(zhǎng)期來(lái)L1和L2都有自己的HMI系統(tǒng)，新推出的系統(tǒng)簡(jiǎn)化了人-機(jī)界面系統(tǒng)，采取L1及L2使用統(tǒng)一的HMI系統(tǒng)。亦即在任一個(gè)操作員站上可以調(diào)出L1的畫面，亦可以調(diào)出L2的畫面。 （5） 100Mb/S光纖以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，在L2與L1間，L1/L2 HMI服務(wù)器與各客戶機(jī)間以及L3計(jì)算機(jī)與其終端間廣泛使用100Mb/S光纖以太網(wǎng)，并有一些廠將傳動(dòng)網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線亦立足于100MB/s以太網(wǎng)（并隨著技術(shù)的發(fā)展向1000MB/s以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移）。 （6） 考慮到冷、熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需滿足高速控制及高速通訊要求，因而在基礎(chǔ)自動(dòng)化控制器間采用了區(qū)域內(nèi)高速網(wǎng)（150-300MB/s）以及HPC控制器采用了多CPU結(jié)構(gòu)。 （7） 系統(tǒng)中采用多層網(wǎng)絡(luò)使數(shù)據(jù)能用不同的速度更新以滿足冷連軋控制的需要，即L1/L2間以50ms到100ms為周期，人機(jī)界面網(wǎng)以500ms到1000ms為周期，L2/L3間以1秒或幾秒為周期，而各HPC控制器間數(shù)據(jù)交換則以1-2ms為周期，現(xiàn)場(chǎng)總線（遠(yuǎn)程I/O）則以10-50ms為周期。 （8） 分布系統(tǒng)廣域分散化。整個(gè)系統(tǒng)中除了HPC為實(shí)現(xiàn)高速反饋閉環(huán)控制而設(shè)立自己的高速本機(jī)I/O外，各PLC及區(qū)域主管將盡量采用遠(yuǎn)程I/O或遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)控制器，各遠(yuǎn)程I/O及遠(yuǎn)程控制器將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與PLC及區(qū)域主管相連接。因此I/O電纜數(shù)量及長(zhǎng)度將減到最小，這是目前的普遍趨勢(shì)，即用通訊電纜（光纜）代替I/O電纜，由于現(xiàn)場(chǎng)總線的故障診斷能力很強(qiáng)，因而使系統(tǒng)安裝調(diào)試以及維護(hù)大為方便。 （9） 廣泛采用交流傳動(dòng)系統(tǒng)，從而使電機(jī)容量不再受到限制，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)性能，減少了維護(hù)工作量。 　　無(wú)論是硬件PC化，系統(tǒng)軟件“微軟”化，100MB/s以太網(wǎng)的采用以及采用標(biāo)準(zhǔn)VME總線都使系統(tǒng)開放，同時(shí)基于Profibus、Device Net等現(xiàn)場(chǎng)總線的大量采用，提高了系統(tǒng)可靠性和軟件資源的共享性，也使系統(tǒng)的成本大大降低，應(yīng)用開發(fā)更加便利，維護(hù)方便。 轉(zhuǎn)自： 中國(guó)工控網(wǎng)