1 引言

由于工業現場總線標準兼容性原因，在許多新建工業控制工程中，工業以太網正以其低成本，高實效，高擴展性成為工業控制的主流技術。德國西門子公司研發的SIMATIC NET工業以太網作為西門子全集成自動化系統中的一個重要組成部分，是工控領域應用廣泛的工業以太網體系。SIMATIC NET提供了符合ISO/OSI網絡參考模型下開放的適用于工業環境下各種控制級別的不同的通信系統，為完善的工業自動化控制系統的通訊提供部件和網絡體系。

2 SIMATIC NET工業以太網概述

SIMATIC NET是一個開放、高效的工業通訊網絡體系。主要由3部分組成: Industrial Ethernet工業以太網；Profibus現場總線；A-S Interface前端總線。通過上面3部分網絡體系組合，SIMATIC NET就幾乎可以應用于所有的工業自動化領域，實現將現場分散的儀表、控制器、計算機的全系統集成。

SIMATIC NET工業以使用屏蔽雙絞線及光纖傳輸作為通信介質。網絡拓撲結構有總線型、環型等結構。網絡連接元件有OSM（光學交換機模板）和ESM（電氣交換機模板）待系列交換機。其中組建以太網最關鍵的設備是CP系列的通信處理器。通過CP系列模板用戶可以很方便的將S7系列PLC通過以太網進行連接，并且支持使用STEP7軟件。同時可以同PC上的OPC Server進行通信。

SIMATIC NET工業以太網軟件包括SIMATIC NET V6.0和OPC（OLE for Process Control）標準，其中SIMATIC NET軟件提供了統一的Windows畫面，通過它提供了APC（Advanced PC Configuration）高級PC配置工具，PC機可以作為整個系統控制系統的一個站點同其他PLC站進行通信，SIMATIC NET OPC是服務器/客戶端結構，客戶端訪問服務器的程序。采用OPC技術大大提高了控制系統的互操作性和適應性。

3 濟鋼第三煉鋼廠連鑄機控制系統網絡配置

濟鋼三煉鋼板坯連鑄機基礎自動化控制系統就是采用德國SIEMENS公司的SIMATIC NET技術構建的儀控合一的基礎工業控制網絡。整個基礎自動化控制系統分為二級，一級是由L1服務器、L1客戶端、智能專家系統計算機（ASTC、Mold Expert）和各主PLC組成工業以太網絡，網絡通信介質使用的是屏蔽雙絞線以及光纖，通信速率為10Mb/s，采用環形拓撲結構，進行信息的交換，使操作人員可以實時監控現場設備運行狀態，根據生產情況在HMI上進行遠程控制，并可將設備運行情況通過曲線或文字的形式記錄下來，以備后期研發。第二級是為了滿足各PLC與各單體設備之間數據快速響應要求，采用SIMATIC NET通訊系統中的Profibus網絡作為單元級數據傳輸網絡，完成主體PLC與遠程I/O系統、分布I/O系統和變頻器通訊，以滿足生產的精準要求。PLC主要采用S7-300、 S7-400及C7系列作為主站，遠程I/O、變頻器等智能單元作為從站，主站與從站通過現場總線PROFIBUS_DP進行通訊。在這套控制系統所有的電氣設備包括PLC、數字傳動裝置等全部采用德國SIEMENS公司產品。整個網絡的布局如圖1所示。

圖1 連鑄機控制系統網絡配置
由該連鑄機控制系統由18套PLC、4臺計算機操作站、1臺計算機服務器以及遠程I/O組成。其中四臺主PLC包括PLC-C、PLC-S、PLC-I、PLC-R直接掛在工業以太網上，其余PLC及智能設備通過Profibus-DP與各自的主PLC通信。PLC-C用于公用系統的檢測和控制，PLC-S用于鑄流系統的檢測和控制， PLC-I用于儀表系統的檢測和控制。PLC-R用于輥道系統的檢測和控制，其余各PLC有1臺PLC用于結晶器調寬系統的檢測和控制，1臺PLC用于結晶器振動系統的檢測和控制，2臺用于結晶器液位系統的檢測和控制3臺用于液壓系統的檢測和控制，2臺用于潤滑系統的檢測和控制，2臺用于一次、二次火焰切割機的檢測和控制， 1臺用于鑄坯打號機的檢測和控制、1臺用于去毛刺的機檢測和控制。設置了4臺計算機操作站用于智能人機接口，分別放在主操作室和出坯操作室，對連鑄機進行動態監視和操作，并打印報警事件。核心設備服務器放置于微機室中。

4 系統軟件及數據通信

濟鋼三煉鋼連鑄機控制系統的PLC編程工具采用Siemens公司的Step7.0軟件，該軟件可能通過以太網對S7系列PLC進行遠程組態，編程和診斷。上位數據采集、監視和控制畫面系統即SCADA（Supervisory ControI And Data AcquiSition System），開發軟件采用的UGS公司Factorylink7.5，該軟件是基于Server/Client模式的軟件，一個Server可以連接上數個百個Client組成龐大的系統，并可以進行網絡中的遠程組態，組態方便，功能強大。Factorylink7.5該軟件利用OPC技術與SIMATIC NET OPC服務器通信，將現場信號按照統一的標準與服務器端連接起來，實現動態數據交換，整個系統的數據流程如圖2所示。

圖2 系統數據流程
通過上圖我們可以看出系統的4臺客戶端計算機直接與L1服務器進行通信，從服務器中讀取現場數據，而L1服務器作為SIMATICNET的OPC客戶端與SIMATIC NET的OPC服務器通信，SIMATIC NET的OPC服務器才直接與下位PLC進行通訊的，實現對PLC內存單元的直接進行讀寫訪問，從而達到通過PLC來控制鑄機生產過程。

5 結束語

濟鋼三煉鋼連鑄機自動化網絡控制系統采用了自動化的先進技術，尤其是SIMATICNET及為OPC技術的應用，不僅使系統維護，還便于擴展，系統投用至今對于提高產品質量，改善操作條件，提高勞動效率都起到了積極的作用。(end)