西门子6ES7 215-1AG40-0XB0技术参数
1 SIMADYN D控制系统简介
1.1 运算速度快
SIMADYN D控制系统的主流CPU是PM5和PM6(PM4目前已经很少使用)。其中PM5是32位的CPU，其主频为32MHz,有4Mbytes DRAM， 64Kbytes SRAM，小运行周期可达0.lms，应用程序控制回路的运行周期可到0.6ms左右；PM6是64位的CPU，其主频为128MHz，有8Mbytes DRAM，256Kbytes SRAM，小运行周期可达0.1ms,应用程序控制回路的运行周期可到0.5ms左右。这样高的运算速度完全可以满足各种工业自动化的控制要求。
1.2 功能强
SIMADYN D控制系统是一种多任务、多处理器、实时控制系统。SIMADYN D有6槽、12槽、24槽3种机架可供选择，一个机架中多可以配置8块CPU模板，每块CPU可以并行处理67个任务，每个任务中多可以包含1O000个功能模块，而且可以根据需要对每个功能模块配置时钟周期，时钟周期有五种选择方式（T1-T5）[1]。
1.3 编程灵活
SIMADYN D的开发环境使用的是基于UNIX操作系统下面向图形的配置语言STRUC G或STRUC L。SIMADYN D同时也支持基于bbbbbbs操作系统下面向图形的配置语言CFC。用户可以根据自己的需要灵活选用不同的编程语言对系统进行控制。
1.4 产品种类齐全、可扩展性强
SIMADYN D控制系统拥有丰富的硬件模块。机架有6槽、12槽、24槽3种，同时还有各种各样的I/O模块和接口模块，用户可以根据自己的实际情况任意选用不同的机架、电源、处理器、I/O模块和接口模块，从而构成满足各种要求的控制系统。同时该系统还可以通过DP网、工业以太网与SIEMENS的PLC 或者其它自动化公司的产品进行通讯[2]。
2 邯钢CSP厂换辊控制系统的硬件构成
邯钢CSP厂换辊系统分为两级：二级过程控制和一级基础自动化。
2.1 二级过程控制
二级过程控制包括1台ALPHA机和1台过程服务器。其中ALPHA机通过以太网接收一级基础自动化级送来的物料信息、钢种、来料厚度、目标厚度、来料温度等。并将基础自动化级实时传送过来的各种过程参数(辊缝、压力、温度、电压、电流、转速、力矩等)，在线计算出一个实用的轧制规程，并实时传送到基础自动化级，控制相应的执行机构动作。在换辊时二级过程控制负责接收一级基础自动化传送来的轧辊数据(由操作工在COROS监控站上输人)，如辊径、凸度、垫板厚度以及辊的ID号。并实时计算出换辊后阶梯板所需要选择的位置，将其反馈给基础自动化以便进行对辊缝的设置和轧机的标定[3]。
2.2 一级基础自动化级
邯钢CSP厂共有6架精轧机组，每一架轧机有一个换辊OP操作面板和3个本地换辊ET200站，整个换辊控制系统由一套SIMADYN D来负责。我厂换辊PLC的整个硬件配置如下图1所示，包括1个SIMADYN D机架，6个换辊操作OP面板，18个ET200控制站。
图1 换辊SIMADYN D系统的硬件配置图
SIMADYN D机架是整个换辊控制系统的核心，它选用一个24槽机架作为框架，其中配置以下一些模板，SIMADYND 控制系统基本组成；
2.2.1 6块CPU模板
我们的CPU模板使用的是PM5系列处理器。其中每一块CPU模板负责一架轧机的换辊功能，每块CPU模板都配有一个MS52存储卡，存储相应轧机换辊功能的用户程序。PM5板上带有RS-485串行接口；还有与外围连接的I/O接口，可以连接数字量输入/输出；CPU模板上的七段数码可以显示故障和错误的代码，正常运行时显示的是CPU的顺序数；板上带有复位按钮;它也不需要单独的风扇冷却。
2.2.2 6块IT41模板
每一块IT41模板与一块PM5配合使用，用于过程信号及监测信号的输入或输出，与外部的继电器和执行机构等连接。IT41是一款数字量/模拟量输入/ 输出模板，可以连接4路模拟量输入、4路模拟量输出、20个数字量输入、16个数字量输出。完全可以满足现场的各种设备连接。
2.2.3 1块MM4模板
在该机架的第三槽使用了一块MM4通讯缓冲模板，配合6块PM5处理器工作，**系统的实时性和多任务处理能力，MM4模板内置2MB RAM.
2.2.4 1块EA12模块
在机架的第十六槽内使用了一块EA12模块，EA12模板作为接口模块可以实现8个模拟量的输出。
2.2.5 1块CS7模块
其中二十二和二十三槽使用了CS7通讯板，用于SIMADYN D系统与其他设备之间的通讯，以及多个SIMADYN D系统之间的通讯。CS7通讯板可以配置附加通讯子板完成不同的通讯功能，本系统中通讯子板有3块：一块SS4采用DUST协议，实现SIMADYND与PC机之间的数据通讯，主要任务是支持CFC在线监控和调试；两块SS52子模板，块SS52采用PROFIBUS DP/MPI协议，以实现SIMADYN D与OP47换辊操作画面之间的通讯，第二块SS52用来实现SIMADYN D和现场控制ET200站的通讯[3]。
2.2.6 1块CS22模板
第二十四槽配置一块CS22模板，CS22模板作为太网通讯的接受模块，用来实现主SIMADYN D系统与从SIMADYN D系统之间的通讯。
图2 换辊操作界面图
2.2.7 6个换辊OP操作画面
OP操作画面是用来完成相应轧机换辊作业的人机界面，它既可以进行工作辊更换，又可以进行支承辊更换，操作人员只需按照画面程序步骤，进行相应的操作即可完成换辊作业。在工作辊更换时完全是程序自动控制，操作人员只需确认设备的位置和换辊条件是否具备，执行相应的功能键即可。换辊作业的人机界面如上图2所示，各种操作非常方便，设备的动作既可以自动进行，也可以选择维修模式手动进行。
2.2.8 18个ET200站
每架轧机有3个ET200站，这三个ET200站的主要功能是控制相应轧机的检测设备和执行设备，它们通过PROFIBUS总线实现现场设备与SIMADYN D控制系统的通讯。
3 邯钢CSP厂换辊控制系统的软件实现
在软件方面我厂SIMADYN D系统采用的是西门子STRUC G图形化编程软件，SIEMENS公司提供的功能块（FB）也非常丰富，可以实现各种运算、逻辑、转换、和通讯等功能，用户也可以自己设计和定义一些特殊的功能块，完全可以满足各种控制系统的要求。STRUC G编程软件运行在UNIX操作系统下，其稳定性和安全性特别高[4]。如下图3所示是STRUC G软件中主程序的运行界面。
图3 SIMADYN D系统的软件运行环境
如图3在主程序的窗口下面有两个信息窗口，这两个信息窗口可以记录对主程序所做过的各种操作，如程序的编译、参数的修改、功能块的连接等。此外SIMADYN D有一种在线调试软件IBS，利用IBS可以在线修改参数值、功能块间的连接或功能块的添加和删除，以及远程调试（需要利用附加的bbbEMASTER软件共同完成），同时也可以进行远程诊断[4]。
由于在连铸连轧生产线上，生产节奏非常快，如果在换辊中设备遇到问题，通常可以在程序中临时封点强制满足换辊条件，快速完成换辊作业。在STRUC G环境下程序的封点特别方便，我们可以利用SIMADYN D机架上CS7通讯板的子板SS4实现SIMADYN D系统与计算机的通讯，只要将计算机内程序在线即可进行信号的强制，使换辊作业自动完成。
本系统从1999年投人运行以来，运行效果较好，在长期的应用中，证明了此系统具有结构简单、控制精度高、响应速度快、可靠性高等优点。不但为我厂的顺利生产创造了良好条件，同时也为其他冶金、造纸、纺织等行业的系统建设与改造积累了丰富知识和实践经验。
集中供热是国家大力推广的节能和环保措施，是今后供热的发展方向，它具有热效率高、节能、污染小、供热效果好等优点，一般采用热电厂的余热。热网监控系统是专为热网调度自动化而设计的，它集人机界面、数据库管理、计算机网络、远程数据通讯、过程控制和信号检测等**技术于一体，是区域供热实现现代化管理的一个重要标志。
本文介绍了基于和利时公司 LK系列PLC的热网监控系统，作为国内大型PLC，LK系列PLC具有高性能、高可靠性、通讯灵活、易维护等特点，为城市热网监控提供了高性能的、实用的、经济的解决方案。
2 热网系统工作原理
热力系统由一次网系统、二次网系统、恒压补水系统、热计量系统组成，各部分之间相互联系相互作用。热源通过一次网供水管道进入换热器，经过热交换后，再经一次网回水管道流回热源。而二次网的水在热交换后经二次网供水管道进入取暖用户的散热器，用户取得热量后，经二次网回水管道再进入热交换器，如此循环给用户供暖。如图1所示。
图1 热力系统工作原理示意图
3 热网监控系统设计
热网调度监控系统实现对各换热站工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监测、控制、联锁和报警以及报表打印。通过使用在调度中心和各换热站间的一系列通讯链，完成整个热网调度所必需的数据采集，数据通讯，顺序控制，时间控制，回路调节及上位监视和管理作用。整个系统由调度监控中心、数据通信网络、现场PLC控制站三部分组成。现场PLC换热站主要完成各换热站一、二次网的温度、压力、**、液位等工艺参数的实时采集、各种运行设备的状态实时反映和控制；在通讯网络的支撑下，通过某种网络接口将反映换热站运行状态的数据传送到调度监控中心，同时接收调度监控中心发来的调度控制指令；调度监控中心负责接收各现场监控设备发来的数据，并对数据进行存储、历史趋势分析、报警、报表打印等，在此基础上，向各现场设备发出调度控制指令。
3.1调度监控中心
热网监控中心主要由数据服务器、操作员工作站、工程师工作站、通讯网关、模拟屏、以太网交换机、防火墙、打印机、UPS电源等组成。对规模较小的供热企业，可不设数据服务器，直接操作员工作站兼数据服务器的功能；对于系统规模较大的供热企业来说，如果热力站规模超过50个以上，建议采用专用的数据服务器，运行管理人员主要通过操作员工作站完成监控工作。
数据服务器上安装热网监控系统软件，负责采集现场PLC控制站的数据，监测各换热站的运行情况并指导操作员进行操作。数据服务器实时地从现场PLC控制站采集数据以保证其数据库不断更新。服务器还向现场PLC控制站发送控制和参数设置指令。调度运行人员可从调度监控中心通过操作员工作站能够方便地得到换热站运行的数据并向热力站下达指令。
热网调度监控中心监控系统采集所有热力站的历史数据、实时数据，建立历史数据库；**的报警管理功能，可以随时接收来自各热力站的故障报警，发出报警信息；的图形化人机交互界面，用户使用更加方便；输出生产报表、管理报表，如日报、周报、月报、年报以及小时平均报表等。
3.2通讯网络
通讯网络是整个热网监控系统联络的枢纽，各个换热站、热源、管道监控节点通过通讯网络系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。随着网络技术的飞速发展，用户选择的空间越来越大，而且各个地方由于网通、电信、移动、联通部门提供的服务在价格和技术上差异较大，对于通讯方式的选择应该结合实际情况进行仔细分析和比较，终选择适合自己的通讯方式。目前可供用户选择通讯网络主要有如下四种方案：
（1）拨号通讯网络：直接采用调制解调器拨号
图2 拨号通讯方案系统图
优点：网络建设简单，维护工作量小，运行费用较低；
缺点：网络不稳定，实时性差，同时只能有一个站上报数据；
（2）无线通讯网络：无线电台，采用公用无线频段，自建无线发射、接收站
优点：运行费用较低；
缺点：安装工作量较大、网络不太稳定，易受干扰，实时性差
图3 无线电台通讯方案系统图
（3）移动通讯网络：GPRS/CDMA网络
图4 GPRS通讯方案系统图
优点：安装简单，不受传输距离限制，抗干扰能力强，易维护；
缺点：运行费用相对较高。
（4）虚拟专用网络、ADSL等各种宽带技术
图5 ADSL通讯方案系统图
优点：实时性较好，安装简单，易维护，网络的安全防范性好；
缺点：运行费用相对较高。
3.3现场PLC控制站
现场PLC控制站主要由液晶显示操作终端和控制系统两部分组成。彩色液晶显示屏主要完成各种监控画面、采集参数的显示，并实现一些参数设定信息的输入。控制系统采用性价比较高的LK系列PLC，包括CPU模块、I/O模块，背板等，系统集成多种通讯接口，适用于各种通讯网络。
现场PLC控制站主要功能是对各换热站、供热沿线各节点、热用户运行参数（一、二次网温度、压力、**等）、各种设备运行状态进行实时监控及采集，并根据气象环境和负荷的变化按预先设定的控制策略对换热站循环泵、补水泵和调节阀进行自动调节，来实现换热机组的完全自动控制，在通讯网络的支撑下，现场监控站通过将反映换供热运行数据传送到调度中心，同时接收调度中心发来的调度控制指令。