阿爾斯通C80-HPCI及SCANDA系統在不銹鋼酸洗線中的應用

摘要：太鋼至今有四條以上不銹鋼酸洗線引進原法國ALSTOM公司的C80-HPCI高性能控制器及其與INTOUCH構成的SCANDA系統，本文以太鋼不銹冷軋廠1#原料退火酸洗線為例介紹其控制器軟硬件的應用特點以及SCANDA系統的組態連接過程。

關鍵詞：SCANDA系統 酸洗線 應用

0 引言

太鋼不銹冷軋廠1#原料退火酸洗線建于2004年，系統總承包商為法國DMS公司，電氣及自動化設備均為法國的阿爾斯通（ALSTOM）公司提供設計及調試，其所用產品及技術屬于當時世界最領先的。整條線根據工藝要求分為頭尾段及工藝段，工藝段又分為退火，破磷，拋丸，酸洗，平整和跟蹤等部分，共七架C80-HPCI高性能可編程控制器以滿足各種不同的設備及工藝要求。同時又由兩臺I/O服務器（一用一備），一臺二級網服務器和五臺置于操作室的監控PC做為SCANDA系統。

1 高性能控制器C80-HPCI軟硬件功能介紹

1.1 高性能控制器C80-HPCI硬件結構

高性能控制器C80-HPCI是本套系統的控制核心。采用VMEBUS框架式結構，各類功能模板均采用前插式結構，無需接線，維護極其方便。作為控制核心大腦的CPU模板采用GE生產的VMIC7750，它采用INTEL奔騰3處理器，32位尋址，64位數據總線，集成815E芯片AGP圖像適配器，使用128M144針的SDRAM內存卡，系統文件及應用程序存儲于64M的CF存儲卡中。運算功能極快，功能強大。同時帶有USB2.0，MINICOM，千兆以太網卡等各類計算機標準接口。VMEBUS總線協議下的數字量、模擬量I/O模板，高速計數器，以及CANBUS/GENIUSN80通訊模板將變頻器、遠程I/O模塊等連接C80-HPCI相應的通信接口。

1.2 高性能控制器C80-HPCI軟件應用

1.2.1 C80-HPCI的操作系統軟件VXWORKS

作為控制器的大腦，VMIC7550CPU模板的CF存儲卡中配置了VXWORKS多任務實時操作系統，允許建立多個任務環境進行多個任務通訊數據的交換，同時高度響應的實時性又能夠快速響應各類外部中斷事件，使各個設備得到良好的性能發揮，且安全穩定。模板的以太網接口與上位機建立TCP/IP連接以實現SCANDA系統。當模板發生故障時，只需將CF卡拔出置于新的模板即可恢復正常。

本VXWORKS系統屬于無自啟動功能的VxWorks映像，在本映像運行前需要一段程序將其拷貝到RAM 中運行，而BootRom映像在此時就扮演了這種“搬運工”的角色，當VxWorks系統下載完畢，BootRom的任務也就完成了。因此再更換CF卡時只需將VxWorks和BootRom這兩個映像文件拷貝至新卡即可，維護相當簡單。

1.2.2 C80-HPCI的編程與軟件應用

ALSPA P80I編程工具是用于對C80-HPCI控制器進行配置、編程和監測的一套高效率編程軟件，有如下特點：①程序結構遵循IEC標準；②由于采用了FBD功能塊編程，即使不懂得梯形圖以及繼電器控制的人員也能夠很快的通過顯明的邏輯與或非關系來讀懂簡單程序。同時可以利用軟件包中提供的功能庫中的FBD塊便捷地建立程序；用戶也可以自己編寫特定功能的功能塊，并可以移植到其它項目中；③建立新變量和強制變量相當容易；當系統需要強制變量只需在所需變量上點右鍵選擇強制即可，而且不受變量類型的限制，這是其它工控軟件所不具備的；④支持聯網編程，同一個項目編程可在不同電腦上聯網同時進行，大大節省了編程時間，這在我們的調試時期得到了成功的應用和見證；⑤內置模擬程序，PC上調試程序不需要HPCI硬件的支持；⑥主站之間通訊相當的方便，編程軟件FBD庫中含有用于各個C80-HPCI之間通訊的功能塊，EGD-STAT/EGD-IREC(讀參數)，EGD-STAT/EGD-ISED(寫參數)。應用時只需在系統中調用它們并填入對方CPU模板上的以太網口IP地址即可。其軟件基本界面如下圖1所示。

2 基于C80-HPCI的SCANDA系統

2.1 不銹冷軋廠原料退火酸洗線SCANDA系統簡介

本廠所有基于C80-HPCI的SCANDA系統均是由Intouch軟件進行開發的。本線共由8臺計算機組成，其中入口操作室1臺，用于開卷設備狀態的監視和操作；中部和尾部操作室各2臺，用于中部工藝設備及出口卷曲設備狀態的監視和操作。另外3臺位于電氣室用于作為I/O服務器（一用一備）及維護開發機。I/O服務器采用ALSTOM公司專為C80-HPCI開發的“the OPC Server for HPC(HPCSRV)”作為OPC Server。Intouch使用Wonderware SuiteLink通訊協議，通過OPCLink與此OPC Server連接，從而對I/O點進行讀寫操作。

2.2 I/O服務器與HPCI之間的組態連接

HMI SERVER（I/O服務器）為生產線SCANDA系統的靈魂，用它來實現Alstom的C80-HPCI與HMI之間的數據交換，同時要完成對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。

由于HPCI在國內應用范圍很少，幾乎沒有任何范例和文獻可供參考，但是其遵循國際通訊標準，支持OPC通訊，隨其設備自身開發的OPC軟件“the OPC Server for HPC(HPCSRV)”，其充當OPC_SERVER，與其對應的OPC_CLIENT軟件通訊，參考此軟件幫助文檔，可知其目前版本支持與Wonderware公司的INTOUCH通過的OPCLINK連接實現通訊。此OPC_SERVER軟件簡稱HPCSRV，其軟件界面非常類似于近兩年比較流行的OPC軟件KEPWARE，其支持同intouch標簽文檔的之間的導入導出文件，文件以.CSV文檔格式保存，其可以方便地將由intouch導出的標簽文檔順利導入，同時也可以將其自身配置文件導出給OPCLINK使用。當倒入DB.CSV文件后，還要進行節點的相應配置如圖2及圖3。

圖3中的Protocol: 選擇“FUFA”，這是HPCI自身的用于報警組的通訊協議，主要用來實現實時報警及歷史查詢功能，與之對應有安裝在intouch客戶端的AlarmViewer for fufa的ActiveX控件，其應用如其他ActiveX控件應用一樣。

2.3 I/O服務器與HMI之間的連接

HMI部分采用INTOUCH通過OPCLINK連接HPCSRV作為OPC_CLIENT。此HMI SERVER上運行單獨的intouch _sever程序，主要用來作為I/O數據收集，實時數據記錄，歷史數據歸檔及查詢，報警及事件的實時監控和歷史查詢，以及所有的SCANDA功能。

INTOUCH 客戶端程序運行在電氣室的一臺維護機PC7上，在圖1中可看到其結構，其自身運行日常操作人員所使用的人機畫面，它的標記名字典統一選取遠程服務器HMI SERVER上運行的intouch_sever數據，這樣實現了應用數據和開發畫面的隔離。而現場三個操作室內的5臺HMI則以網絡應用程序開發(NAD)的分布式結構組成，它是一個兼備基于客戶端和基于服務器結構之優點的結構。NAD不僅提供了就應用程序改變發出自動通知的功能，而且還提供了自動將更新的應用程序發布到各個View節點的功能。在 NAD結構中，應用程序的主備份在PC7上維護。與在基于服務器的結構中那樣，每個View節點均會加載該網絡應用程序，但它不是從服務器運行該應用程序，而是將應用程序復制到用戶定義的位置并從那里運行。這就提供了基于客戶端的結構所具有的冗余優點，五個View節點都在開發節點上注冊了主應用程序，但實際上是從其各自的硬盤運行的。

3 結論

由法國原ALSTOM的C80-HPCI及其SCANDA系統目前在太鋼應用于多條酸洗線以及二十棍可逆軋機，但其國內相關軟硬件資料幾乎沒有，但是通過它在太鋼不銹冷軋廠這些年的運行我們深深感到了它硬件的高效穩定性，以及其編程軟件無人能比的維護開發靈活性，結合它的SCANDA系統使我們平時的故障查找處理變得相當快捷，大大地提高了生產效率，縮短了故障處理時間。