一、 项目简介
　　1.项目实施地及行业背景
　　本项目的使用方为太原钢铁有限公司热连轧厂，太原钢铁有限公司位于山西省太原市尖草坪区，是我国最大的特种钢生产基地，其主营的不锈钢、硅钢等产品的市场占有率目前在国内居于领先地位。
　　2.项目简要工艺
　　本项目应用于太钢热连轧步进式加热炉。项目实施后CONTROL ENGINEERING China版权所有，实现了传动控制、燃烧控制的全自动化操作。传动控制的功能是：实现机械电气设备的自动化操作、包括装出料辊道、装出钢设备、步进机械等。燃烧控制的功能是：实现温度的精确控制、改善了炉膛气氛、温度场的分布。达到了从温度、流量、压力控制的整体系统的稳定

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，适应了太钢生产节奏快、钢种多、加热制度复杂的要求。
　　3.新旧系统的对比，及项目中使用的西门子自动化产品的型号、数量、类型、控制对象。
　　旧项目使用西屋（WESTHOUSE）公司的WDPF控制系统，此系统分为DPU及MAC两部分，其中DPU用于加热炉的燃烧控制、MAC系统用于加热炉的机械电气设备的控制。旧项目控制系统使用近十年之久，由于硬件老化、软件升级困难CONTROL ENGINEERING China版权所有，使得故障率增加，影响了生产的正常运行。随着近几年加热理论的不断发展、新的燃烧技术已经大规模地应用，生产全自动化操作理念已日益深入人心。由于受到旧有系统在硬件、软件方面的限制，新的技术、理念无法实施。
　　本项目中www.cechina.cn，有三座加热炉属改造、一座新建。共使用了共9套S7-400型PLC。型号为：6ES7416-2XK02-0AB0。每座加热炉使用两套PLC分别作为传动控制、及燃烧控制，另有一套作为公用辅助设备的传动控制，取代原有的DPU及MAC系统。
　　本项目实施前，旧系统共用20面控制柜。项目实施后CONTROL ENGINEERING China版权所有，在没有减少输入输出点的情况下，新系统只使用8面控制柜。新硬件的使用www.cechina.cn，使得控制的精度、及处理的速度有了进一步的提升。西门子软件开发系统的支持，也使得一些新技术实现成为现实。
　　4.以下为已经投产的照片。其中图A中所示为正在将冷坯装入炉内的情形

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，图B中所示为正在将加热后的钢坯出炉时情形：

　　图A

　　图B

　　二、 控制系统构成
　　1.在本项目中每座加热炉由于控制对象、实现功能的划分、各配置两套PLC分别用于传动控制、燃烧控制。每套PLC均由主机架部分与远程ET200分站组成。主机架均配置以太网卡与二级计算机及HMI服务器进行通讯。各传动PLC与公共PLC间有大量的信号进行交换，为了减少以太网的通讯负担，保证信号的实时性，所以各传动PLC与公共PLC采用MPI网络进行通讯。由于远程设备多、且有些远程设备在地理位置上比较集中

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，采用CPU通过PROFIBUS与远程ET200通讯的结构既能保证了系统整体快速响应，又能大大降低布线成本控制工程网版权所有，是一个性价比极为合理的解决方案。
　　2.以公共PLC的硬件配置图为例

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，其它的硬件配置不在此赘述：
　　公共PLC硬件配置图如图1：

　　图1

　　本项目的系统网络结构图如图2：
　　在本系统网络结构中，公共PLC及燃烧PLC与二级服务器的通讯能通过以太网进行，采用的协议类型为TCP/IP。公共PLC根据从二级服务器接收到电文再将其通过MPI网络分发给各传动PLC。这样做的目的是减少以太网的负荷，保证传动PLC与二级服务器通讯接口的统一性。燃烧系统各PLC单独与二级服务器通讯，单独接受来自二级服务器的电文。HMI系统采用SERVER/CLIENT构架，传动及燃烧PLC与HMI服务器单独通讯，各CLIENT再与HMI服务器单独通讯。这样做的目的同样也是减少网络的负荷CONTROL ENGINEERING China版权所有，更能节省投资，减少在使用中的维护量。

　　图2

　　在实际生产中的监视画面如图3所示：

　　图3

　　3.以上的硬件配置、网络结构是与使用方几经讨论形成的。保证了系统整体的快速响应、较少的网络负荷、投资的经济性，这是一个较优的配置方案。
　　三、控制系统完成的功能
　　1.对于步进式加热炉而言，步进机构的控制是其中的一个难点。它要求控制系统能够平稳实现钢坯在炉内的运输，避免对机械机构造成冲击。这就要求控制系统能够快速响应来自传感器的信号。由于现代工厂现场控制越来越复杂，这就使得PLC必须具备强大的逻辑及浮点计算能力、丰富的寻址方式、完整的与上位机通讯的协议、完善的数学函数功能。只有这样的PLC才能够完成满足当前工厂控制对象的要求。本项目使用的西门子S7-400的416型PLC满足了这样了要求，在传动控制的使用中成功实现了步进机构的平稳、准确控制，坯料在辊道上的精确数据跟踪。在燃烧控制的使用中利用其强大的浮点计算能力及完善的数学函数功能成功实现了全自动化燃烧。利用SIEMENS 在 STEP7中现有的通讯模块实现了与公共PLC及燃烧PLC与二级计算机的TCP/IP通讯。
　　2.项目实施中的难点及解决方案：
　　在短时间内实现新旧系统的更新，是本项目实施中面临