1 引言
加熱爐作為軋鋼過程中的重要一環，要求 控制系統穩定可靠。在實際應用中，構成加熱 爐基礎自動化系統的方案有多種，梅山熱軋板 廠的 2#加熱爐為分段步進式，一級自動化部分采 用 GE 公司的兩套系列 90-70 PLC，一套控制輥道，另一套控制加熱爐本體。輥道 PLC 完成輥道的傳動控制、板坯在輥道上的測長、稱 重、定位、跟蹤等；加熱爐 PLC 完成步進梁、汽 化冷卻系統控制以及推鋼機、抽鋼機的傳動、定 位控制等。
2 系統的網路拓撲結構
本系統的主幹網路採用了工業乙太網，網路結構為匯流排型。系統根據不同的情況應用 TCP/IP 和 UDP/IP 協議。工業乙太網的物理層和 數據鏈路層採用 IEEE802.3 規範，網際層和傳輸 層採用 TCP/IP 協議組。由於 UDP 是面向交易型 應用，其報文交換的開銷比面向連接的傳輸要小， 一般在工業乙太網中利用 TCP/IP 協議來發送非實 時數據，用 UDP/IP 來發送實時數據。在本系統的 實際應用中 ，PLC 與上位機信號的 交換採用 UDP/IP 協議，以 EGD（Ethernet Global Data）的 報文格式交換信號（Exchange）；2 套 PLC 系統的 EGD 網與 TCP/IP 網通過 SWITCH 的埠設置區 分開來，與上位機通過 100Mbps 光纜相連；2 台 HMI 分設於 2 個操作室，HMI 畫面系統與 PLC 的 信號交換採用 TCP/IP 協議。
系列 90-70 PLC 通過 GeniusBUS 與遠程 I/O 站相連；通過 Profibus 現場匯流排 控制變頻傳動裝置。
3、系列 90-70 PLC 的主要硬體配置
系列 90-70 PLC 系統的主要硬 件配置有：
1) CPU 模板：本系統採用的 CPU 型號為 IC697CPX782，處理器主頻 96MHz，具強大的浮 點計算能力；
2) 乙太網模板：支持 TCP/IP、SRTP（Service Request Transfer Protocol）、EGD 傳輸協議，傳輸 速率 10Mbps；
3) SST 模板：支持開放的 VME 匯流排結構的 模板，用以配置 Profibus DP 網路。本系統採用 SST 系列模 板中的 5136-PFB-VME 模板作為 Profibus DP MASTER，安裝於系列 90-70PLC 主機架（VME 框架）上，它最多可帶 126個 SLAVE；
4) Genius BUS 控制模板（GBC ）：通過Genius 匯流排控制模板可以控制最多 31 個裝置（遠程 I/O 站），其構成的網路為令牌匯流排網，傳輸速 率 153.6Kbps；
5) 其他模板：本地擴展機架模板、I/O 模板、 高速計數器模板等。
4、系列 90-70 PLC 的主要軟體功能
4.1 GE Fanuc 系列 90-70 PLC 與加熱 爐過程計算機的通訊 乙太網全局數據（EGD）Exchange 是為設備之間數據進行簡單、有效的通訊而設計的，它允 許一個設備（Producer）以一個規定的列表傳輸速 率傳送數據（Exchange）給一個或更多的其他設備（Consumer），每套 GE Fanuc 系列 90-70 PLC系統可配置 Produced Exchanges 和Consumed Exchanges Exchange 總數不能超過 255個，但兩者的數量可以任意組合分配），用以區分 是發送還是接收加熱爐過程計算機的信息。在每 個 Exchange 中可定義通訊的位元組數、內容、發送 或接收的設備 IP 地址號等，每個 Exchange 的 ID 號不能重複，且與上位機的定義相對應；每個 Exchange 的大小不能超過 1400 位元組。PLC 系統 與加熱爐過程計算機交換的主要內容有：
1) 過程計算機送給 PLC 爐號設定、板坯規格 設定、板坯在爐內的布料設定、抽鋼機及推鋼機 的設定等；
2) PLC 送給過程計算機 HMD、CMD 和激光 檢測器的信號、板坯實測數據、板坯定位信號、 板坯跟蹤、步進梁動作標誌、抽鋼機及推鋼機的 動作標誌等。
另外，兩套 PLC 之間也用 EGD Exchange 互 相交換檢測器的信號、抽鋼機及推鋼機的位置信 號等內容。
下表為本地 IP 地址為 165.156.46.179 的 PLC 中配置的 EGD Exchange 的部分內容，該表定義了 PLC 接收上位機（IP 地址 165.156.46.142）發送來的信息：
Exchange ID 為 2 的報文所含的具體內容見下表：
4.2 GE Fanuc 系列 90-70 PLC 與 CIMPLICITYHMI 之間的通訊 CIMPLICITYHMI 為 GE 公司的畫面監控軟
件，它與 PLC 的通訊可通過乙太網或直接通過串 行口進行。本系統的 2 台 HMI 通過乙太網與 PLC 通訊，HMI 設置的主要步驟如下：
1) 建立工程（Project）、創建連接的 Device（PLC 名）；
2) 創建通訊埠及協議（本系統採用系列 90TCP/IP 協議）；
3) 定義設備點（對應於 PLC 中變數的點）、 虛擬點及其類型。
定義完成後，HMI 按設定的掃描速率更新各點的數據。
4.3系列 90-70 PLC 通過 SST 板與傳動系統的通訊
本系統的傳動裝置採用 GE 的 AV300i 交流變頻裝置，每套裝置通過安裝於電子箱里的 SBI 板（GE 公司的 Profibus 介面板）作為 Slave（從站） 掛在 Profibus 網上。對安裝於 PLC 主機架上的 SST 板配置 Profibus 網路有兩種方法：
1) 運行 COM Profibus 軟體，若 MASTERS 列表中沒有 5136-PFB-VME MASTER，首先要將 SST-DLINK32 中 5136-PFB 文 件 夾 中 的 Ss6715ax.2mh 文件拷 貝到 C 盤根目錄 下 COMPB33（假設 COM Profibus 安裝於 C 盤根目錄下）的 MASTERS 列表中；其次，要使 SLAVE 列表中有 SBI 板，必須將軟盤中的 GEPDP33.gsd 文件（隨 SBI 板一起提供）拷貝到 GSD 文件夾中。
2) 在 SST 板自帶的軟體 SST Profibus
Configuration 中也可配置，同樣要使 SLAVE 中有 SBI 板，必須將軟盤中的 GEPDP33.gsd 文件拷貝 到 GSD 文件夾中。
配置完成後形成二進位文件，利用超級終端（Hyper Terminal），通過編程器的串口與 SST 板 的串口建立連接，將二進位文件下裝到 SST 板。 PLC 在上電后的第一次掃描時，對 SST 板進 行初始化（即圖 2 中運行 Init_0 程序塊），初始化 完成後（init_0_OK 為 1），Assign 子程序完成 CPU 與介面卡之間的從站數據交換。Assign 子程序塊的設置如圖 2 示。 其中：
Pb---第一塊介面卡設為 0（PLC 最多可帶 2 塊 SST 板，即兩個 Profibus DP 網路；若是第二塊 介面卡，則設為 1；同理，初始化第二塊介面卡的 程序塊為 Init_1）；
Nm---從站個數（即變頻器套數）；
BT---主站送往從站的數據起始地址（值），實 際的主站輸出數據應通過 MOV 指令被移至由該 參數指定的變數中；例如，BT 值為 1750，則主站 輸出數據存放於%L01750 開始的地址中；
BR---從站送往主站的數據起始地址（值），實 際的從站輸出數據應通過 MOV 指令被移至由該 參數指定的變數中；例如，BR 值為 2350，則從站 輸出數據存放於%L02350 開始的地址中；
Wg---1 表示允許介面卡看門狗工作，0 為禁 止其工作；
Tx--- 主站送往從站的數據起始地址，例如%L01750，長度 512 個字；
所有從站的輸出數據按從站地址的從小到大 的順序分塊排列，每個從站的輸出數據塊的字長 度必須為 4 的倍數。Assign 程序塊第一次被調用 后，會自動計算出每個從站的輸出數據的地址偏 移量，並存放在 TF 參數中，長度 120 個字；RF 參數存放 Assign 子程序塊被調用后，計算出的每 個從站的輸入數據塊的偏移地址，長度也為 120 個字。
4.4 系列 90-70 PLC 編程組態軟體
本系統中，GE Fanuc 系列 90-70PLC 編 程組態軟 件為 GE 開發的基 於 WINDOWS 平台的 CIMPLICITYControl，與基於 DOS 平台的 Logicmaster90 相比，其操作界面相當友好，監控及故障診斷功能等有很大提高。
5 應用結果
系統於 2002 年 5 月投入運行以來，在以下幾 方面滿足了運行要求：①穩定性。兩年來 PLC 系 統幾乎未出故障，網路運行通暢；②安全性。程 序中根據加熱爐的安全要求，在汽化冷卻系統控 制中加入柴油泵與熱水循環泵的硬線連鎖條件， 當 PLC 因種種原因使輸出停止時，能啟動柴油泵。 程序測試表明，無論是柴油泵的啟動，還是助燃 風機的控制，均滿足了安全要求；③功能指標。 兩年來系統滿足了各種板坯的自動定位、跟蹤， 其中步進梁位置精度在 10mm 左右、抽鋼機的定位 精度控制在 20mm 左右。
6 總結
本文對系列 90-70 PLC 在加熱爐 系統中的實際應用進行了論述，應用結果表明該 系統的配置較為先進，運行穩定，且系統的擴展能力較強，是一種較為理想的應用方案。
