长期以来，北美地区最主要的钢铁产区位于密西西比州Columbus市。Severstal Columbus是一家由俄罗斯Severstal集团掌控的炼钢厂。他们生产的高质量钢材被汽车制造商大量采用，其中包括了BMW、Mercedes和Honda。新工厂的一期工程于2007年投入使用，员工数量达到450名，年生产能力达到150万吨热轧钢、冷轧钢和镀层钢。二期工程目前正处于规划阶段，建成后将会使工厂的产能翻倍。

基于物理参数的过程计算模型被称为2级模型（蓝色），既能够作为1级 PLC控制（紫色）的参考（设定点），同时也实现了两者的紧密整合。所有电机的速度都由PLC统一协调，而PLC又通过控制网络与2级计算机相连的。

        TMEIC GE是一家由Toshiba、Mitsubishi-Electric和General Electric合资组建的系统集成商。他们为新工厂提供恒定转速电机、可变转速电机、驱动、自动控制系统以及相关的电子设备。他们负责的项目包括采用内联式平整机和独立式平整机的连续镀锌流水线以及独一无二的连续酸洗串列式冷轧机。
        2007年8月，发表在Memphis Business Journal上的一篇文章引用了Severstal商业主管Mike Wagner的一番话：“我们只对那些能够在冷轧机上体现出立竿见影般效果的可行技术进行投资。‘现有技术水平’这一说法被我们反复使用CONTROL ENGINEERING China版权所有，但这种说法用来描述当前的问题确实很贴切。”
        对于本次规模庞大的系统整合项目，TMEIC GE的职责包括为客户订制软件、安排工厂系统测试、监控系统的安装和投运。TMEIC GE还提供后续的客户支持，并且负责对他们的系统进行描述和说明。
        TMEIC GE的项目经理Ron Tessendorf认为该项目面临的主要挑战在于其规模。他说：“这是一个规模巨大的整合项目。我们需要与各家供应商展开合作CONTROL ENGINEERING China版权所有，编写大量定制软件。除此之外，我们决定采用优点更多的下一代PLC。客户除了对产品质量以及生产效率有要求之外，还必须保证性能。我们的目标就是满足他们的全部要求。”
        持续运作
        这座占地659800平方英尺的冷轧车间是美国仅有的四座与酸洗流水线相连的冷轧厂之一。而且据该公司所言，他们能够生产宽度为72英寸的钢卷，这在美国是独一无二的。洗酸流水线由一系列酸性池组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，在钢卷进入冷轧车间之前对其实施清洗。酸洗池底部能够容纳大量钢卷，即使当有新的钢卷抵达时，冷轧车间依然能够连续作业。

冷轧车间内配备了五台由5000kW电机驱动的立式轧机控制工程网版权所有，每台都会将钢卷压轧到精确的厚度。TMEIC GE开发的操作员界面能够让工程师掌控工厂内的一举一动。

        酸洗轧机生产线（PLTCM）是一个连续的操作过程，需要对电机转速进行精确控制并且采用一系列辅助设备。在酸洗流水线上，钢带需要以最佳的速度和张力接受酸洗操作。酸洗操作不会出现停顿，即使是前后两组钢卷首尾相接时也是如此。冷轧车间内配备了五台由5000kW电机驱动的立式轧机控制工程网版权所有，每台都会将钢带压轧到精确的厚度。
        PLTCM流水线全长1100英尺，高度为34英尺。钢带的运行速度达到了惊人的每分钟4100英尺。在冷轧操作中，为了保证钢带的平整度，需要对钢带的张力、速度、轧制力进行精确控制。为了保证产品外观（平整度）达标，工作轧辊由PLC控制的电动液压装置进行捆绑和水平移动。
        以下的组件列表很好地诠释了本次PLTCM控制项目的规模：13582个数字输入输出端口、2893个模拟输入输出端口、129台交流电机（功率范围从2马力到6700马力不等）、116台低压交流调速驱动、7台高功率中压交流调速驱动、34台PLC及操作界面。
        先进控制软件
        本项目采用先进软件的一个最佳范例就是串列式冷轧控制系统。TMIIC GE的分级自动化系统在钢铁卷轧行业已经拥有超过50年的应用经验了。他们提供的控制是基于物理参数过程计算模型的，被称为2级模型。2级模型既可以作为1级PLC控制的参考（设定点），同时也实现了两者的紧密整合。所有电机的速度都由PLC统一协调，而PLC又通过控制网络与2级计算机相连的，如图所示。
        1级控制系统接收立式轧机传来的I/O信号CONTROL ENGINEERING China版权所有，并输出电机速度、间隙控制、滚动速度、张力等信号，并且作为其他机器的主机。其主要功能包括：
        •厚度控制。自动厚度控制（AGC）包含了质量流量计算、厚度测量、前馈、反馈、延展度以及滑动补偿。
        •偏差度。偏差度控制采用傅立叶级数分析的方法动态降低由背辊现象引起的厚度误差。

这条曲线显示了偏差度控制，采用Fourier基数分析的方法动态降低由背辊现象引起的厚度误差。

快速、协调的可变厚度控制能够在产品厚度快速改变时将钢带断裂和质量流量突变的情况降低到最小。

        •平整度。自动平整度控制采用了先进数据过滤、抛物面平整度控制、倾斜度控制、间歇性冷却剂喷撒控制以及形状保持等技术。
        •协调性。内部协调采用测量数据和计算数据实现对目标的维护。
        •动态规格变换。快速、协调的可变厚度控制能够在产品厚度快速改变时将钢带断裂和质量流量突变的情况降低到最小。
        •精密追踪。高速数据采集和追踪实现了快速、准确的控制操作。
        2级控制
        TMEIC GE的2级过程模块与1级PLC控制紧密整合。过程模型是基于卷轧操作基本物理过程的动态数学模型。该模型生成的PLC设定值能够保证产品质量。运行在监控计算机上的过程模型显示了分级自动化架构。
        系统中包含的一些过程模型有：
        •推力、扭矩及功率模型，反映了张力和摩擦力的情况；
        •变形阻力模型，考虑了材料在延展过程中的化学和机械硬化效应；
        •摩擦力模型，考虑了摩擦系数补偿；
        •应力模型，反映了材料内部的应力分布；
        •轧辊磨损模型，反映了轧辊横截面上的热效应和磨损效应；
        •交互式模型，描述了张力、前滑力、摩擦力和速度之间的关系；
        •摩擦系数，反映轧辊的表面粗糙程度；
        •独立于产品的1级控制转移功能；
        •轧辊捆绑、转移和IR捆绑；
        •通用的表面平整度模型。

图中所示为五台直立式冷轧机中的两台。大门敞开的情况下能够看到操作员界面。连续酸洗串列式冷轧流水线全长1100英尺，钢条的运行速度达到了惊人的每分钟4100英尺。

        高质量冷轧生产线能够生产出厚度纤薄、表面平整的产品。有了这套工厂自动化系统的辅佐，PLTCM能够连续生产出尺寸为24 x 7的高质量冷轧钢。生产操作只在例行维护时才被暂停。Severstal的热轧厂经理Dan Lambert对工厂自2007年8月开工以来的表现相当满意。他说：“工厂中核心电机的可靠性和性能让人无可挑剔。这些机械和辅助系统的设计达到了最低的维护要求，能够服役相当长的时间。安装完成之后就不用再操心了！在规划阶段，TMEIC电机和安装团队提供了一套很好的方案。要知道，以前我们还需要关注一大堆其他的问题。”