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摘 要 以宝钢1580mm热连轧基础自动化为背景，详细介绍一种采用FDDI网络技术的计算机综合控制系统。该系统具有分布式控制、数据通信高速处理、安全可靠性极高等特点，适用于现代化工厂连续生产设备的过程控制、监视及管理。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
关键词 基础自动化 FDDI网络 多PLC控制系统 多路控制器WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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宝钢1580mm热连轧是我国目前工艺最先进、自动化程度最高的现代化热带钢连轧机组。它广泛采用当今世界上既先进又成熟的装备技术，如SP定宽侧压机、PC轧机、边部加热器、全数字化变频控制装置、环形网拓扑计算机综合控制系统等。1580mm热轧配置的基础自动化是从日本三菱电机引进的。本文在简述基础自动化系统构成的基础上，从系统剖析的角度，详细介绍DUM2(Dataway of Unit-type Module class)网站、多PLC控制系统、MDWS-600S1综合控制网络、EIC系统总线、DRIO(数据大道远程I／O)等环节的构成、控制功能及特点。WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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1 系统构成WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
宝钢1580mm热连轧基础自动化是具有综合功能的控制系统，对现场设备实行分散控制、集中监视与管理。整个系统由多PLC控制系统、MDWS-600S1数据大道、DUM2网站、EIC系统总线及相连设备、DRIO、MDS(设备监视诊断系统)等部分组成，5个多PLC控制系统分别完成热轧板坯库、加热炉、粗轧、精轧、卷取等区域的板坯自动跟踪及所有设备的自动控制，系统构成如图1所示。WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
该系统广泛采用网络通信技术，将有关控制装置连接起来构成一个多网络控制及管理的完整系统。主要网络有：MDWS-600S1光纤环网将上位机SCC、多PLC控制系统、DRIO以及MDS连接起来；EIC系统总线实现了PLC与PLC、PLC与OPS等之间的通信。DRIO、RIO将一些重要的距离控制器较远的信息收集起来，送往MDWS-600S1网络或EIC系统总线。另外，MDS对全厂35kV、6kV真空断路器进行遥控操作，对各种主要的电气和机械设备进行状态监视和故障诊断，对主要电气设备的检测数据进行计算分析，以获得较佳的设备维护信息。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
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2 DUM2网站WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
DUM2是MDWS-600S1网与多PLC控制系统之间的连接装置，简称为网站。DUM2网站硬件构成如图2所示。图中MS-13为光开关卡；NI-11单元由QRCA卡和QSDA卡组成，主要完成循环／会话通信的协处理、网络／单元RAS(可靠性、可用性、可维护性)监视和传送控制／管理等功能；MS-20为供电电源；MS-12为风机控制及驱动卡。其中，NI-11单元可连接两个维修工具，即600S1-PP和SYS-PP，600S1-PP主要用于站的设定、信息管理、600S1网状态及故障事件跟踪等功能；SYS-PP用于DUM2网站的初始数据设定和故障详细报表显示。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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从图2可知，DUM2必须经过站接口单元才能与多PLC控制系统相连，该接口单元由主卡(FTDF)、母线缓冲卡(FTFF、FB5F)构成。其中，主卡用于DUM2与多PLC控制系统之间的信息交换。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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3 多PLC控制系统WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
多PLC控制系统是从原来的一台PLC(MELPLAC-650)单独系统发展而来，它通过多路控制器把多台PLC有机地结合起来组成一个大规模的控制系统。各PLC通过EIC总线接口卡与EIC系统总线相连，多路控制器经DUM2网站上挂MDWS-600S1环网。多路控制器下挂公共I／O单元，最多可扩展8个。系统构成见图3。WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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3.1 主要规格WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
多PLC控制系统最多可连接8台PLC，资源共享最多可达64KW，所有PLC共享一个4KW公共存储器，过程I／O、RIO可实现专有化或多个PLC共有化。DRIO经过MDWS-600S1环网与多PLC控制系统相连。WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
3.2 系统公共总线裁定WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
多路控制器具有对公共总线竞争进行协调控制的功能，可针对各CPU请求对公共总线进行裁定、存取，总线裁定时间最长为1μs。CPU对公共总线的占用权采取先请求先取的原则，对公共总线的占用仅供一台CPU选用，并对占用时间进行监视。另外，对公共总线的裁定按如下优先级进行控制：(1)CPU对公共总线的占用遵循优先级高优先的原则，当总线占用时，CPU对总线请求开放进行等待。(2)几台CPU同时对总线请求时，按优先级顺序进行排定：CPU0＞CPU1＞…＞CPU7。WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
3.3 公共存储器WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
多PLC控制系统中的多路控制器具有校验备份功能，CPU与数据大道间的数据存取、CPU间的相互监视机能等均需借助多路控制器中的公共存储器来实现。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
3.4 PLCWWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
该系统中PLC选用三菱电机制造的MELPLAC-650，它是一种能实现高速顺序控制、高级演算控制、闭环控制、触摸控制等集电气、仪表、计算机于一体的高性能多功能控制器。CPU单元由CPU卡、协处理器／EIC总线接口卡、LV卡、I／O缓冲存储器卡及电源卡等组成。其中，CPU卡配有执行POL、DDC、SCOL语言的32位微处理器，还配有程序存储器和数据存储器；协处理器部分包括EIC系统总线的分散处理支持系统(DPSS)，具有与OPS／PP通信的功能；EIC系统总线接口部分实际上有两个回路，便于实现双重化，正常情况下，一个回路用于循环通信，另一个回路用于会话通信；LV卡执行电源监视、故障监视功能，并将所监视的状态显示在显示板上。另外，一个CPU最多可接8个I／O单元(局部)，而每个I／O单元最多可插8块I／O卡，每个CPU的AI／AO／DI／DO各256W，共用内存56KW，本站内存64KW，每通道的循环内存16KW。MELPLAC-650控制器软件编程采用结构化、分层化、模块化，block是软件的最小功能模块，每个功能模块最小执行时间为10ms，以10ms为单位可设定运行周期。这样，可使软件的编制、维护更具有灵活性，对今后的改造也显得更容易。WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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4 MDWS-600S1综合控制网络WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
MDWS-600S1综合控制网络是实现上位机SCC、DRIO、多PLC控制系统、MDS之间通信的数据大道，它采用FDDI标准，以光纤作为传递媒体，传递速率为100Mb/s，采用令牌传递方式。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
在FDDI拓扑中的所有连接都是双向链路，在一个完全连接的主干环中，双向链路支持反向循环的双环。MDWS-600S1环网的拓扑逻辑是将所有节点逐个串行连接成一个封闭的环路。信息传递是单向的，正常时一条环工作，一条环备用，两条环的信息传递相反。每个节点从前一个节点接收信息，向其后的一个节点传递信息。信息正常传递时沿环路而行，直至目的节点。每个节点的工作站(DUM2)对信息有地址识别能力，如果DUM2判断信息中的地址符合本站地址，则接入本站，然后传给本站下面的多路控制器，再根据信息中的目的地址对各CPU进行分配。如果信息中的地址与本站地址不符，则继续传送，直至返回发送站。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
4.1 通信方式plcjs.技.术_网
MDWS-600S1环形网络的通信方式为循环、会话2种，其控制方法采用令牌进行控制，令牌可理解为“通行证”，网络上任意一个工作站要发送信息就必须获得一个空令牌，然后把这个空令牌变成忙令牌，才可向目的工作站发送数据，被目的工作站接收后，忙令牌再变成空令牌传递给下站。由于令牌是沿环网逐次传送，所以每个工作站均可获得发送信息的机会。另外，由于MDWS-600S1网使用光缆作为物理介质，采用FDDI标准，故可能有帧信息在环网上传递。WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网