魏德米勒产品在宝钢五冷轧项目上的应用

前言

随着市场经济的飞速发展，汽车，仪器仪表、无线电，国防及航空航天工业等尖端技术领域对带钢的品种、规格，性能和质量不断提出更高的要求，在带钢生产上冷轧较热轧更能满足各行各业发展的需要。当生产厚度减小到一定尺寸的薄带钢时，大多数都采用冷轧方式。现代带钢生产，大多是热轧后又进行冷轧，为提高带钢表面质量、改善力学性能和获得精确的尺寸偏差提供了保证。
宝钢五冷轧带钢工程是宝钢“十一五”规划中的重大工程项目， 也是国内乃至国际单体规模最大的冶金工程项目之一。一期主要建设内容包括热轧钢卷运输机组、连续常化酸洗机组 （APL） 、 酸洗轧机联合机组 （PL-TCM） 、 1#2#单机架轧机机组 （RCM1/RCM2） 、冷卷准备机组（CPL） 、连续退火机组(CAL)、1#2#连续热镀锌机组（1#2#CGL） 、4#硅钢连续退火涂层机组（4#SACL） 、热镀锌重卷机组（RCL） 、冷轧重卷机组、无取向硅钢精整机组（RTL） 、取向硅钢精整机组、1#2#取向硅钢脱碳退火机组（DCL） 、高温罩式退火炉（BAF） 、高温环形罩式退火炉（RAF） 、热拉伸平整机组（FCL） 。二期预留3#单机架轧机机组（RCM3） 、3#取向硅钢脱碳退火机组、热拉伸平整机组等多条机组。
魏德米勒作为一个全球电气联接技术产品领域的领先制造商，凭借其卓越的功能性、方便性、可靠性及安全性，15 年来始终不移的服务于中国广大客户，得到客户的广泛认可。在此工程中，为该项目提供了全面的电联接解决方案及优质产品，包括从端子、接线盒（包括防爆接线盒） 、重载接插件到继电器、电源、模拟信号隔离器、电涌保护器再到工业以太网产品的各类优质电气联接产品。
一、项目设计负责及魏德米勒产品

宝钢五冷轧带钢工程项目工厂设计由中冶南方工程技术有限公司（WISDRI）和上海宝钢工程技术有限公司（BSEE）负责完成，其中中方负责的系统设计及设备成套主要由中冶南方、宝菱电气、宝信等公司提供。该工程是汇聚了国内冶金行业专家们智慧和宝贵经验的巨制，集中体现了中国冶金自动化和设备系统制造的较高水平。
魏德米勒产品可靠安全的产品品质， 使其满足不同机组， 不同应用场合的使用要求。在连续常化酸洗机组、酸洗轧机联合机组中，根据工况特点，要求采用的产品具有良好的抗腐蚀性；连续退火机组、取向硅钢脱碳退火机组、高温罩式退火炉和高温环形炉，则需要充分考虑产品使用在高温环境中的稳定性……特别是 PROFIBUS 总线技术和工业网络技术在冶金行业中的发展和应用，魏德米勒以太网交换机以其适用于苛刻的工业环境的更宽操作温度，同时秉承魏德米勒一贯的高质量标准，给用户最安全保证。

二、魏德米勒以太网产品的特性及应用

工业以太网已逐渐成为工业网络的主流技术，以太网技术具有很好的通用性，保证系统间可互相兼容；办公室设备可直接访问生产数据，而无需进行网络转换；以太网技术发展到今天已具有更高的速度、更宽的带宽，可以实现更多的新功能；利用以太网的TCP/IP 协议，可以实现设备的远程调试和维护。工业以太网技术给系统设计者和操作人员带来很高的附加值，由于标准的通用性，最终用户可以很容易的将现有设备与网络进行整合。
对于在工业场合建立一个可靠的网络，会面临很多挑战，特别是线缆的联接。经过调查，大约 80％的网络故障是由于各种联接问题造成的，如：插头松脱、接触不良、潮湿、断线、EMC 干扰等。魏德米勒以太网产品符合“在开发式自动化工厂”时代的客户要求，产品面向网络基础架构，为客户提供品质可靠的各种连接产品。交换机是工业以太网基础架构的核心，魏德米勒拥有独有的以太网快速光纤环网专利技术。满足冶金工业生产中高速、实时性、大数据量处理，以及冗余备份、快速恢复的应用要求。以下列举了具有网络管理功能的魏德米勒管理型交换机的主要特征。
魏德米勒 IE SWxx-M 工业以太网管理型交换机的产品特征：
z 10BaseT，100BaseTX
z RJ45 接口/每段长度 100m
z 温度范围：－40℃到＋75℃
z 铝制外壳/TS35 导轨安装或强面安装
z IEEE802.3x；IEEE802.3；IEEE802.3u
z CE，UL508认证
z 冗余供电（10…36VDC，8…24VDC）
z 半双工/全双工
z LED指示：电源，速率，温度监测，连接建立/工作
z 自适应和流量控制
z 自动交叉
z 广播风暴控制
z 通过终端程序或网络浏览器设置
z 速率自适应或固定速率，单双工方式可选，流量控制
z 端口干路，实现高速骨干网和链路故障转移功能
z 支持服务质量（QoS）802.1p
z 支持虚拟局域网 802.1q
z 可设置的故障继电器
z SNMP协议管理
z 端口镜像
z IGMP侦听
z 生成树 IEEE802.1s，快速生成树 IEEE802.1w

而且还具有适用于工业场合的特性：
z 坚固的金属外壳，很好的 EMC 性能和高品质的外观。
z 2 个可选的光纤接口，用于强电磁干扰环境下的长距离传输。
z 全部产品宽度一致，便于设备扩展。
z 插拔式电源接头，有冗余供电接头可选
z MTBF时间>60 年
由 1 台 IE SW14/2SC-M做主站，两台 IE SW8-M 及4 个光电转换器做从站构建的光纤环网结构。这种环网结构被称为 RapidRing™技术的快环，工程师们可以简单有效地实现环网冗余，可以防止由于单根线路故障而导致的错误。使用时首先选定一个交换机设为主机，网络中其他交换机设为辅机。只用端口 1 和 2 来组环，一个交换机的端口 1 连到环中下一个交换机的端口2。备用链路总是连到主交换机的端口2，这个链路可以预先定义，完成后即可使用。另外 RapidRing™技术还支持使用光电转换器的网络。

管理型交换机第一次使用前需要进行组态，可以通过以太网接口组态，也可以通过 RS232 串口组态。操作简单的交换机组态界面，可对多种功能进行设置，如端口干路 Trunking、虚拟局域网 VLAN、快环 RapidRing™、DHCP 协议（自动分配IP地址）等等。

针对环网冗余的组态，每台交换机提供两项选择，一种是公共标准协议（即众所周知的拓补树协议） ，另一种是魏德米勒专利快环冗余协议。根据默认，组态窗口设定是依照公共协议 RSTP并显示它的决定性参数来评估每个交换机。若需要选择快环作为冗余配置，点击快环控键按钮，选择快环显示。于是界面跳转到一个相应新的屏幕页。接下来是对 1.“输入传输速率控制组态”传输类型限制的设定（包括广播传输、多点传输、单位传输、目标 LOOKUP 失败、MAC 控制框架） ；端口及最大数率的设定。2.“输出传输速率控制组态”端口及最大数率的设定。百兆交换机的最大数率原始默认设置是 100Mbps。

对网络设备分配 IP 地址是组态中很重要的一个环节，地址设置必须保证不被其他以太网设备使用。 用户组态时可根据实际情况改变交换机的默认设置到设计要求的IP值；交换机也可通过 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）从网络中的一个 DHCP 服务器获得 IP 地址。用户自行手动设置时，IP 地址允许 0 到 254，如果你试图设置更高地址，输入将不被接受并显示出错信息。在该冷轧项目的包装线中，组态交换机 IP地址设置情况如下

主站交换机 SW1：192.168.1.1、
从站交换机 SW2：192.168.1.2、SW3：192.168.1.3;
HMI 计算机 IP地址设置：HMI SERVER：192.168.1.10、
HMI CLENT（OS1） ：192.168.1.11、
HMI CLENT（OS2） ：192.168.1.22;

三、冶金自动化及魏德米勒交换机网络拓补结构

宝钢五冷轧带钢工程各条机组的自动控制系统是一个典型的冶金信息化系统，囊括所有工序的 4 级控制，即 L4-企业管理级，L3-生产控制级，L2-过程控制级，L1-基础自动化级。其中 L1 负责各个工序电气、仪表的自动控制，主要完成生产过程的顺序控制和逻辑控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警等功能。L2负责各个工序的过程控制，主要完成过程日志、过程监视、优化控制、物流跟踪、生产作业管理等功能。交换机常被使用于过程控制和生产控制级功能区。

交换机的系统网络具有多种拓补结构，比如星型、环型和树型结构，可以采用各拓补结构相结合的组网方式。若主干网分为两个环型网络且互为冗余，可以提供系统的可靠性。

结束语

冶金生产是典型的重工业生产，对生产设备和电气产品有严格的要求。魏德米勒秉承着为客户提供性能卓越、质量可靠的电联接产品的一贯追求目标，在此项目中，为客户提供了从控制室到现场的全系列电联接产品。 尤其是冶金行业在市场竞争日益激烈下，对企业信息化建设和管理要求的提高，魏德米勒从企业管理网络延伸到生产过程自动化控制系统的电联接技术，力求成为客户最可靠的合作伙伴。该项目各条机组目前已陆续投产，建成后可使宝钢冷轧带钢生产实现产品质量和产量的提高。