基于CENTUM VP操作平台的本钢连续退火炉控制系统简介

【摘 要】集散控制系统已成为流程工业控制的重要组成部分，本文给出了一种基于CENTUM VP DCS的本钢连续退火炉控制系统中的应用，首先介绍了冷带退火酸洗生产线退火工艺，然后详细介绍了CENTUM VP DCS的控制特点，最后给出了基于CENTUM VP操作系统的炉温控制回路。

【关键词】不锈钢；CENTUM VP；连续退火炉；控制系统

前言

近年来我国不锈钢市场需求呈现快速增长的趋势，据统计从2001年到2003年我国不锈钢的表面消费量平均增长率为34.4%，2005年达到522万吨，我国的不锈钢消费总量已经步入世界不锈钢消费大国行列。

本溪钢铁集团抓住机遇，在辽宁省丹东市临港产业园区投资建设不锈钢冷轧项目，投资20亿元，设计生产能力为20万t/y，主要生产2B、2D、No.2、No.3、No.4、HL表面产品，其中AISI300系列产品占60%，AISI400系列产品占40%。

1 冷轧退火酸洗生产线退火工艺介绍

1.1 本钢不锈钢冷轧工程设备组成

本钢不锈钢冷轧工程的主要工艺设备主要包括：带钢准备机组、20辊冷轧机、冷带退火酸洗机组、平整机、重卷拉矫机组、修磨抛光机组、磨辊间设备、起重运输设备。其中主要公辅设施包括：总降变电所、混酸净化设施（APU）、废水处理设施、循环水站、脱盐水站、事故水塔、空压站、减温减压站、检化验设施等。

1.2 连续退火酸洗生产线退火工艺介绍

冷带退火酸洗生产线的主要工艺流程：No.1原料卷上卷，通过带钢修磨机组修磨表面缺陷，或者直接将其送入钢卷准备机组进行焊接引带、切边，之后送入两台20辊可逆轧机进行轧制，再将钢卷送入连续退火酸洗机组进行退火酸洗处理，此后，经过平整机毛辊平整或者平整机光辊平整，为了确保不锈钢的质量，将酸洗之后的带钢，送入重卷拉矫机组进行拉矫、检查、覆膜、切边、分类、称重、打捆，最后通过横切机组矫平、切边、垫纸、横切、堆垛、称重、打捆，进行人工包装之后，入库。具体的生产工艺流程如图1：

图1 冷带连续退火酸洗生产线工艺流程

2 CENTUM VP DCS简介

CENTUM VP DCS系统式日本横河电机的产品。横河电机成立于1915年，于1975年推出世界上第一套分散控制系统（DCS）CENTUM。CS系列综合生产管理域控制系统CENTUM VP是横河提出的ETS概念的最重要产品之一。

2.1 CENTUM VP的特点

（1）开放的网络结构

采用windowsXP标准操作系统，支持DDE/OPC。既可以直接使用PC机通用的MS-Excel Visual Basic编制报表及程序开发，也可以同在UNIX上运行的大型Oracal数据库进行数据交换。此外，横河提供了系统接口和网络接口用于与不同厂家的系统、产品管理系统、设备管理系统和安全系统进行通信。

（2）高可靠性

独家采用了4CPU冗余容错技术的现场控制站，实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠错与连续不间断的控制；I/O模件采用表面封装技术，具有1500VAC/min的抗冲击性能；系统接地电阻小于100Ω。多项高可靠性尖端技术使系统具有极高的抗干扰等特点，适用于运行条件较差的工业环境。

（3）高效的现场控制站

控制站FCS采用高速的RISC处理器VR5432，可进行64位浮点运算，具有强大的运算和处理功能。此外，控制站还可以实现诸如多变量控制、模型预测控制、模糊逻辑等多种高级控制功能。主内存高达32Mb。

（4）支持各种工业标准的输入/输出卡

CENTUM VP有丰富的过程输入/输出接口，支持各种工业标准信号的输入/输出，并且所有的输入/输出接口都可以冗余。

（5）高效的工程化方法

CENTUM VP采用Control Drawing图进行软件设计及组态，使方案设计及软件组态同步进行，最大限度地简化了软件开发流程；提供动态仿真测试软件，有效地减少了现场软件调试时间，使工程人员可以在更短的时间内熟悉系统。

（6）可扩展性

具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可以构成多工段、多集控单元、全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。

（7）与既有系统的兼容性

CENTUM VP与横河以往的系统可通过总线转换单元方便的连接在一起，实现对既有系统的监视和操作，保护用户的投资利益。

2.2 通讯网络

CENTUM VP系统具有三级分层网络结构，将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息数据分开，分别使用不同的网络，有效地提高了通讯的频率，降低了通讯负荷。三级分层具体如下。

（1）V-net网

用于进行操作监视信息交换，即各站之间进行数据交换的双重化实时控制网络。采用符合IEEE8024标准的、可靠性极高的ToKen-Passing，通讯速率为10Mb/s，通讯距离最大为20Km，连接站数：64站/域、256站/系统。

（2）Ethernet网

用于操作站、工程师站以及上位计算机之间信息数据的传输，数据以外设资源共享。采用标准Ethernet，符合IEEE8023标准，遵循开放的TCP/IP、FTP协议，通讯速率为10Mb/s。

（3）RIO总线

用于控制站内中央主控制器FCU同远程I/O节点之间进行数据传输的双重化实时通讯总线。通讯方式为Puling/Selecting通讯速率为2Mb/s，可连接8个RIO节点，最大通讯距离20Km。

（4）ER 总线（ER BUS）是CENTUM VP的FCS用于控制远程节点（NODE）的内部总线。传输速率为10Mbps。

3 总结

CENTUM VP是在CS3000 R3基础上的进一步升级，利用陷阱的信息技术满足了现代轧钢生产制造业的高要求，它可以与之前的其它CENTUM系统相兼容，用户可以非常容易地用最少的投资实现产品的升级和换代。目前设备调试运行良好，体现了横河DCS高安全性能和高稳定性能的优势。

不锈钢丹东冷轧工程项目是本钢集团公司在全球经济危机及中国经济稳步回暖的大背景下为推进本钢精品板材基地战略的重大战略举措，由法国的DMS公司领衔的多家国际知名公司承建。日本的中外炉公司在不锈钢领域是国际著名的CAPL连续退火炉制造商，在中国乃至全世界有很多成功的业绩，作为生产出世界上第一台DCS和第一台使用Window xp操作系统的DCS的日本的横河电气公司在自动化控制领域享有盛誉，不锈钢在未来投产使用之后会有更为广阔的发展空间，对于振兴辽宁省经济有着举足轻重的现实意义。