Ｃ／Ｓ网络架构在板坯连铸机的运用

Ｃ／Ｓ网络架构在板坯连铸机的运用

摘要：随着炼钢现代化的发展，企业生产线的高效生产越来越依靠自动化系统的稳定运行。网络系统作为自动化系统的中枢，其安全稳定性尤显重要。传统点对点的网络架构已不能满足现代化生产需求，C/S网络架构在安全稳定性上具有明显的优势。

关键词：C/S网络架构容错服务器板坯连铸机光纤以太环网

引言

新余钢铁有限责任公司二炼钢工程是新余钢铁有限责任公司做强做大的重点工程，二炼钢工程是一个现代化程度很高的庞大工程，汇集了国内外最为先进的技术设备。

连铸机的网络系统是连铸机的核心部分之一，连铸机HMI子网络也是操作人员日常生产中接触最频繁的网络系统，连铸网络系统的稳定运行是连铸机稳定高效生产的前提保证。在转炉连铸工艺中，第二炼钢厂采用了C/S（Client/Server客户端/服务器）网络架构，大大提高了连铸网络系统的安全性、稳定性、易维护性。

1.连铸机设备简介

第二炼钢厂连铸机为一机二流。主要设备有：大包回转台、大包盖、两套互为备用的中间包台车、中间包盖、中间包预热装置、结晶器、结晶器振动装置、二冷区冷却装置、铸坯拉矫及扇形段装置、引锭杆小车、切割机、输出辊道、液压系统、干油润滑系统。

2.C/S网络结构介绍

C/S网络一般建立在专用的网络上，小范围里的网络环境，局域网之间再通过专门的服务器提供连接和数据交换服务。C/S（Client/Server）结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和Client/Server应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。

3.第二炼钢厂连铸网络系统现状

第二炼钢厂连铸网络系统结构由HMI网络（Client）、容错服务器（Server）、PLC网络(Client)、现场I/O网络组成。HMI网络、PLC网络与容错服务器之间通过赫斯曼交换机构成的光纤以太网环网相连，PLC系统则通过自带的DP网络与现场设备进行实时通讯。

3.1HMI网络(Client)

HMI网络系统是由生产过程中操作人员日常生产中使用的电脑终端HMI系统组成，在现代化工厂中，HMI系统的作用越来越重要，生产过程的每一个步骤，都要依靠HMI系统的稳定运行。连铸机作为转炉的最后一道工序，工艺复杂，生产流程不可逆。连铸机生产过程中对现场设备的实时跟踪及操作人员的实时性操控要求极高，现场设备情况及板坯跟踪若不能及时反馈到HMI系统，操作人员不能在最短时间内实时操控有可能导致连铸机非正常停机，严重时可能导致卧坯等重大生产事故。

3.2容错服务器（Server）

容错是指对失效的控制系统元件进行识别和补偿，并能够在继续完成指定的任务，不中断过程控制的情况下进行修复的能力。由于工作要求，服务器必须具有高可用性和可持续工作的能力，一个成功系统在7×24小时全天候运营中是没有停机时间的，即使是在计划内系统管理和维护时也不例外。

第二炼钢厂连铸机采用了美国Stratus容错服务器，该服务器拥有四路以太网卡，通过容错服务器管理软件将四路以太网卡绑定成两组容错以太网卡组，分别连接到HMI光纤以太环网和PLC光线以太环网上，使容错服务器构成一个稳定、坚实、可靠的桥梁作用。

容错服务器的数据处理服务器功能是通过在该服务器上架设一个DAServers服务平台，DAServers是Wonderware构建在ArchestrA技术上的新一代的I/OServers服务器，它提供了增强的通讯诊断和性能。第二炼钢厂连铸机所有生产中需要采集的数据通过DAServers服务平台进行采集，HMI终端通过访问服务器来获取当前需要的数据信息，同时，操作人员根据HMI终端的显示对现场情况进行确认或操控的信号，也发送到该服务器，服务器作为一个桥梁将信号再转发给PLC系统来实现对现场设备的操作。

3.3PLC网络（Client）及现场I/O网络

第二炼钢厂连铸机PLC网络是采用SIMATICS7-400下挂ET200M现场远程站的模式，这是目前钢铁行业较为流行，也是西门子推出的一种经济、实惠、稳定性高的一种网络架构。连铸现场元件信号由ET200M采集，通过Profibus—DP网络由S7-400CPU进行处理后，通过容错服务器上传到HMI网络的终端设备，实现连铸机对现场设备的监控及跟踪。

变频器网络是连铸I/O网络中最重要的构成部分，也是连铸机的核心部分部分之一。相对于以往连铸系统整流器带逆变器的传动构架，第二炼钢厂连铸机传动设备采用的是西门子MasterDrives6SE70系列变频器，在连铸机拉矫机部分采用一对一的闭环速度控制方式，通过安装在电机内部的编码器对拉矫机实现精确跟踪和控制，连铸机后区辊道则采用一拖多的V/F控制方式，结合安装在各组辊道间的激光检测器实现对成品板坯的跟踪。

3.4光纤以太环网

第二炼钢厂连铸机网络主干采用赫斯曼交换机组成的HIPER-Ring超级冗余环网，环网通讯介质采用百兆多模光纤。环网结构不仅能够实现冗余网络的成本优化，也便于在日后运行中的维护和扩展，且赫斯曼HIPER-Ring协议能够确保环网在10毫秒内自愈，保证了网络链路的不间断性。

4.结束语

在钢铁行业的现代化发展中，ERP(企业资源管理)、MES（制造执行系统）、工艺模型L2级与实际生产的结合愈加紧密了，这也对网络系统的要求也越来越高，钢铁行业网络架构的研究和创新也显得越加有意义，新余钢铁有限责任公司第二炼钢厂连铸机C/S网络架构相对传统网络架构已有创新改进，但也存在一些问题，如和L2、MES、ERP系统的无缝对接，针对钢铁行业日益加快的现代化发展进程，优化出钢铁行业理想的网络架构任重道远