安阳钢铁公司高速线材生产线是99年经河南省经贸委批准，于2001年8月份投产的一条高水平的线材生产线。这套轧机装备水平和自动化程度很高，具有90年后期国际水平，引进了美国90年代后期最新型线材轧机，采用了8+4精轧机和减定径机方案，并采用了优质高效的步进梁式加热炉，全线控冷控轧，为获得高产、优质、低耗的线材盘卷，轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施。它的主要控制特点:
（1）网络化快速通讯;
（2）系统响应速度快;
（3）传动设备动态、静态精度高;
（4）轧件跟踪、定位准确;
（5）软件编制可靠性高等。
2 安钢高速线材主要工艺参数
（1） 安钢高速线材主要工艺参数如下:
·产量:设计年产量45万吨;
·坯料:
或
;
·产品:φ5.5—20mm普通线卷或Rbφ6.0—16mm螺纹线卷;
·品种:低碳钢、中碳钢、高碳钢、焊条钢、弹簧钢、轴承钢、低合金钢、冷镦钢等;
·卷重:
·轧制速度:保证速度112m/s和最大操作速度120m/s
（2）主要机械设备
从加热炉出口侧开始有:保温辊道、1#夹送辊、6机架平立交替粗轧轧机、1#飞剪、8架平立交替中轧轧机、2#飞剪、2架双模块预精轧机组、1#水冷箱、2#夹送辊、3#飞剪及碎断剪、8机架V型无扭精轧机、2#3#水冷箱、4机架V型减定径机、4#5#水冷箱3#夹送辊、吐丝机。
（3） 轧线主要辅助生产设备
有7个液压系统和3个稀油润滑系统，分设于3个油库、7个液压站，液压、润滑系统均由轧线MCC控制中心供电。轧线主要检测元件有11个DELTA DC3000热金属检测仪，8个LAND公司高温计,6个DELTA TS2006活套扫描仪以及编码器、接近开关、光电管等组成。
3 轧线自动化方案
本套全连续高速线材轧机自动化和调速传动系统的总体技术方案是以高性能工业微机、可编程序控制器（PLC）及全数字交、直流传动控制系统为核心,构成全分布式网络，具有20世纪先进水平的现代化控制系统。
整个自动化系统由二级控制系统和三层通讯网络、全数字直流和交流传动调速控制器组成。
3.1 二级控制系统
二级控制系统由人机接口（HMI）、服务器、基础自动化系统和调速传动控制系统构成，分别完成不同的控制功能。
（1） 人机接口（HMI）
人机接口（HMI）由6台高性能微机组成，主要实现自动化系统的人机接口功能，包括:轧制表的输入、存贮和修改，轧制参数的设定，轧制过程中各设备状态和电气参数的动态显示及工艺参数的人工调整，电气设备的一般操作及显示，故障报警与记录，文件报表的生成、存贮及打印等。
（2） 服务器
整个自动化系统包含有3台服务器，分别为OS-SEVER（操作站服务器）、ES- SEVER（编程服务器）、PCS- SEVER（过程控制服务器），通过工业以态网与PLC连接，独立完成各自的功能。
（3） 基础自动化
基础自动化系统采用西门子公司最新型PLC S7-400系列产品，远程I/O站采用ET200M。基础自动化系统由5台PLC完成全部自动化控制功能（不包括加热炉燃烧控制和水冷段控制）。5台PLC分别控制:
·ENTRYPLC:从热送辊道至加热炉出炉辊道的全部设备。
·CMIL1PLC:从1#粗轧机前夹送辊到吐丝机的全部设备，主要完成轧线的顺序控制和飞剪的控制。
·CMIL2PLC:从1#粗轧机前夹送辊到吐丝机的全部设备，主要完成轧机场的换辊控制和吐丝机的定位控制。
·MODPLC:从斯太摩风冷线到卸卷站的全部设备（不包括修剪、打捆机和打牌机）
·MEDIAPLC:全部液压、润滑系统。
·调速传动控制系统
电气传动采用西门子公司最新型全数字调速系统。直流传动采用SIMREG DC-MASTER 6RA70系列全数字调速装置，交流传动采用6SE70矢量控制变频调速装置，精轧机组和减定径机采用6SE80 IGBT中压变频调速装置。
3.2 三层网络
自动化系统通讯网络分为三层:
（1） 第一层
人机接口与服务器之间、PLC与PLC之间、PLC与服务器之间联成以态网实现相互之间的大量信息交换。通过以态网，把轧制工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到PLC，把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC收集送到人机接口的CRT显示。即以态网主要进行信息传送量大的数据通讯。
（2） 第二层
各PLC的CPU之间联成MPI网，实现CPU之间的少量快速的信息交换。
（3） 第三层
各PLC与各自的远程I/O站之间和调速传动之间采用PRFIBUS-DP通讯网络，PLC把设定参数和控制指令传送到各调速传动系统，并收集传动系统的状态和电气参数送到人机接口的CRT上显示。
3.3 自动化系统特点
（1） 三层网络的特点
安钢高速线材自动化系统配置图如图1所示。
a） 以太网
一种总线型局部网络，采用TCP/IP协议。它可连接各PLC与工作站，使之交换信息。其主要特点如下:
·数据传输率: 可达10Mbps
·网上工作站数: 最多1024个
·传输介质: 光缆
·拓朴结构: 总线
·信息协议: 帧的大小可变，64至1518Byte
以态网的性能指标介于远程网和多处理器之间，它主要用于办工自动化，分布式数据处理，终端访问以及其它高速、突发式信息交换系统。
b） MPI网
MPI网为多点接口通讯，其通讯口集成在CPU上，可同时连接编程器和PC机（例HMI），联网的CPU可以利用全局数据服务（GD），周期性地相互进行数据交换（每个程序周期允许16个GD包，每包可达64字节），CPU的MPI是直接与S7的K总线相连。
MPI的基本数据如下:
·数据传输速率: 187.5Kbps;
·网上工作站数: 最多32个;
·传输介质: 双绞屏蔽电缆;
·传输距离: 50m 不带中继器;
9100m 带10个中继器; 1100m 带2个中继器。
c） Profibus网
Profibus网是一种实时、开放性工业现场总线网络。它的特点是:使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保证了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂低层设备之间的电缆连接成本，易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理。它的最大优点是能充分利用智能设备的能力。
Profibus网网卡的通讯协议符合欧洲标准DIN19245中的第1-3部分，即Profibus-DP协议，该标准允许少量数据的高速循环通讯，因而总线的循环扫描时间是极小的，在特定的环境下总线通讯时间少于2ms。
Profibus网的基本数据如下:
·数据传输速率: 1.5Mbps;
·网上工作站数: 最多32个;
·传输介质: 双绞屏蔽电缆;
·数据传输方式: 主-从站令牌方式。
（2） 软件特点
a） CFC图形配置
·SIMADYN D软件“D7-SYS”;
·STEP（SIMATIC manage HW 配置）。
b） CFC图形配置软件
·标准功能最小的顶目
·每个功能块有5种可选的采样时间，对控制程序可根据运行速度要求进行不同选择，做到适时控制
·灵活构成功能包
·配置中可以随意命名
·易于与外围设备相连
·可以选择和定义硬件
·可在线设定、修改程序结构和补充配置（以前的图形配置软件不能在线改结构和配置）。
（3） 调速传动特点
全数字控制系统性能好，可靠性高，可以满足高动态品质与高调速精度的要求。全数字装置还提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能，同时还拥有方便快捷的通讯联网形式，可以同自动化系统联网通讯，进行参数的设定和各种信息的交换。中压变频器控制系统是TRANSVEKTOR控制,它也可以选择频率、速度、转矩控制。带脉冲发生器的矢量控制保证了正常轧制的高的性能:速度范围大于1:10。速度调节精度:不带码盘反馈速度精度约为0.1%，带码盘反馈速度精度约为0.002%。
4 结束语
安钢高速线材电气自动化在传动方面广泛采用了交流变频技术、直流数字调速技术，大功率交流电机还采用了中压IGBT变频技术;在控制方面采用了PCS7集散控制系统，三层网络，两级控制,推广应用了PRFIBUS-DP现场总线技术、工业以太网令牌环网技术、服务器客户机技术，用户软件采用了CFC、SFC编程技术、T300工艺板定位控制技术;这些技术的应用，使整条线的自动化装配达到了国内一流、国际先进的水平，各项经济技术指标均已达到国内领先水平。这些技术可以推广应用到我国国民经济的各个领域，特别适用于冶金行业的棒、线材轧机、板材轧机等具有冲击性负载又具有高速连续轧制的场合。
