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半岛平台【技术】一文讲透西马克轧钢工艺控制系统(TCS)发展史你看懂了吗?

2023-05-30 阅读次数:

  【讲述】西马克、奥钢联背后的巨人Eckelmann,鲜为人知的德国冶金自动化专家!

  早在上世纪80年代,爱刻迈就集成了MultibusII总线机架作为ProBAS/X-PACT/VANTAGE的第一代硬件平台并应用于冷连轧机、CSP热连轧机和卷曲机的TCS工艺系统。在那个Intel才刚发布80386芯片的年代,MultibusII总线机架无疑就是一台超级强大的运算平台,可以承载复杂的工艺控制功能、高速的数学模型运算和IO信号实时采集处理等。90年代是MultibusII系统的天下,爱刻迈与西马克共同开发了CSP的连铸机TCS系统。国内首先引入的三条CSP产线——包钢、邯钢、珠江的连铸机TCS还是基于此平台,这也是MultibusII系统在国内冶金历史舞台上最后的登场。

  1999年,爱刻迈正式启动VME总线年完成。VME总线机架作为MultibusII总线机架的接班人,速度更快、系统性能更强。VME64将总线位,最大数据传输速度为80MB/sec,后来的VME64x甚至将总线MB/sec,很快就成为ProBAS/X-PACT/VANTAGE的主力硬件平台。MultibusII和VME架构其实是十分相似的:两者都是多处理器系统,即支持多CPU主从架构;都采用实时操作系统VxWorks等。爱刻迈不仅将VME总线机架集成入ProBAS/X-PACT/VANTAGE,还研发并自产VME总线数据采集卡和现场总线接口卡,包括模拟量输入输出、数字量输入输出、SSI/CNT信号输入、Profibus接口卡等板卡。之后,爱刻迈的VME平台随着ProBAS/X-PACT/VANTAGE的广泛应用半岛平台于冷热轧等各种板材或无缝钢管产线关键设备的TCS系统,在2000年后西马克和奥钢联(与西门子合并前)的很多项目上都能看到其身影。直到今天,VME总线机架还应用于许多铸轧线核心设备的TCS系统,尤其是对稳定性和系统性能要求苛刻的应用场合,例如冷轧、热轧等。值得一提的是,西门子的高速运算主机TDC,也是基于的VME总线技术。

  同期,基于ISA/PCI总线、intel CPU和Windows操作系统的工业PC(以下简称IPC)越来越多的应用到工业控制领域。2001年,爱刻迈集成了基于嵌入式Windows和实时系统RTX的IPC,作为单处理器解决方案硬件平台。对比多处理器平台VME总线机架,IPC性价比更高,开放性更强,配置更灵活,很快就得到广泛应用。例如应用于万能轧机TCS及某些高端的棒线材轧线。IPC的架构可以根据控制需求灵活配置,例如可以配置为ISA/PCI背板(最多20槽)+主板+总线通讯板架构应用于大型设备的控制,也可以配置为紧凑型的架构(compact PC)用于小型设备的控制。

  随着电脑技术的飞速发展,近十年来,Compact PCI(以下简称CPCI)电脑总线技术得到了越来越广泛的应用。CPCI总线是一个开放性、国际性的总线技术标准,由PCI总线工业计算机制造商组织(PICMG)负责制定和支持。国际上研制工控机及其相关设备的著名企业或公司几乎都是PICMG的成员单位。CPCI既具有PCI总线的高性能又具有欧洲卡结构的高可靠性,适合在可靠性要求较高的工业和军事设备上应用。

  2014年,爱刻迈正式启动了针对冶金行业应用的CPCI-S工控机的研发集成并于2015年完成,用以取代老迈的VME总线和传统ISA/PCI架构的工控机。CPCI-S工控机吸收了两者的优点,既拥有强大的性能和超强的稳定性,又拥有高度的开放性和极高的性价比;支持冗余电源和多处理器;同时支持各种最新工业以太网技术例如Profinet和Ethercat等;支持无线标准下无线互联的标准。IO采集可通过高速数据采集卡,也可通过现场总线连接远程高速采集模块例如西门子ET200SP。操作系统搭载的是实时操作系统VxWorks。VxWorks以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等,消除了Windows系统工控机在长时间运行后出现的运行不稳定甚至死机的弊病。

  CPCI-S工控机的研发成功标志着爱刻迈在冶金行业自动化硬件平台上已经位于国际领先的行业地位。其远超VME总线机架和TDC的系统性能和超高的性价比,使得CPCI-S一跃成为适用于TCS系统的最新一代统一的硬件平台,无论是性能要求及其苛刻的薄板连轧、卷取机,还是对性价比有极高要求的线棒材轧线年起,CPCI-S工控机已经成功运用于多个国外项目。2017年4月,CPCI-S在包钢轨梁厂万能轧机成功上线,标志着CPCI-S在国内的首次应用圆满成功。