摘要：
本課程論文主要結(jié)合本人現(xiàn)在進行的項目（鋼廠熱軋自動化系統(tǒng)）中iFIX的應(yīng)用展開。此系統(tǒng)中主要使用iFIX自動化組態(tài)軟件，IFIX可以運行于工業(yè)局域網(wǎng)，實現(xiàn)實時監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理以及數(shù)據(jù)的共享。
關(guān)鍵詞：
工業(yè)局域網(wǎng)，過程控制系統(tǒng)，IFIX，工業(yè)以太網(wǎng)，加熱系統(tǒng)
目標(biāo)即意義：
目前冶金企業(yè)中的加熱系統(tǒng)大多采用MTCL18淬火機床，此系統(tǒng)是八十年代末比利時OSB公司生產(chǎn)的具有國際先進水平的雙頻淬火爐，用于冷軋工作輥的復(fù)重新淬火。近幾年以來，隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，對軋輥材質(zhì)的要求發(fā)生了很大的變化，同時對軋輥淬火的質(zhì)量要求也越來越高。故而需要對原有系統(tǒng)進行改造。主要包括過程控制系統(tǒng)的改造和監(jiān)測操作系統(tǒng)的改造。新的系統(tǒng)采用了MODCELL過程控制級和IFIX監(jiān)控級以及基于以太網(wǎng)的高速串行通訊的CMS系統(tǒng)。
本文主要介紹系統(tǒng)工作所必須的工業(yè)以太網(wǎng)的組建，系統(tǒng)從功能上可以分為兩級：控制級監(jiān)控級。兩級之間，以同軸電纜連接，通過ARCNET協(xié)議進行通信
設(shè)計要求：
作為過程生產(chǎn)方和維護方來說，性能優(yōu)異的過程監(jiān)測系統(tǒng)是實現(xiàn)優(yōu)化過程控制的重要條件。所以要求基于以太網(wǎng)的監(jiān)測操作系統(tǒng)必須具有下面的基本特點：
（1） 可靠性。即系統(tǒng)應(yīng)該是完全安全可靠的，這就要求系統(tǒng)必須性能穩(wěn)定，并保持在最快速度下實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確上傳和下達。
（2） 靈活性。系統(tǒng)應(yīng)在硬件和軟件等方面具有模塊化和面向過程對象的結(jié)構(gòu)，確保良好的擴展性。
（3） 開放性。監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)能蔣所有符合開放標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和系統(tǒng)，納入與其直接數(shù)據(jù)通信的范疇，從而保證在統(tǒng)一的管理和維護下充分利用系統(tǒng)資源。可以實現(xiàn)與其他信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
（4） 可維護性。系統(tǒng)要在軟硬件方面具有模塊化結(jié)構(gòu)和強大的自診斷功能，方便對系統(tǒng)故障的分析和診斷。
互聯(lián)方案：
一．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)比較與選擇
1. 拓撲結(jié)構(gòu)的選擇
常用的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、環(huán)型和星型結(jié)構(gòu)，為了便于網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)擴展，本方案采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)。
2. 組網(wǎng)技術(shù)的選擇
目前常用的校園網(wǎng)主干網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)有100Mbps的快速以太網(wǎng)，100Mbps的FDDI， ATM網(wǎng)絡(luò)和千兆以太網(wǎng)。本網(wǎng)絡(luò)主要采用10Mbps細纜以太交換網(wǎng)作為主干網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)，快速以太交換網(wǎng)是性能較高的組網(wǎng)方式。它具有以下優(yōu)點：技術(shù)成熟穩(wěn)定；對傳統(tǒng)的局域網(wǎng)及其應(yīng)用有很好的支持；有效保護用戶投資。
二．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能分析
IFIX監(jiān)控系統(tǒng)采取客戶/服務(wù)器（Client/Server）的結(jié)構(gòu)方式，使用輸入/輸出服務(wù)器（I/O server）的專管與各過程控制站的數(shù)據(jù)通訊功能，監(jiān)測操作站和服務(wù)器之間則使用局域網(wǎng)相連。由于系統(tǒng)以擴展性架構(gòu)作為其關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)原則，所以具有近乎任意的擴展能力。
在鋼廠的熱軋系統(tǒng)應(yīng)用中，加熱爐和煤氣站的兩套系統(tǒng)各使用兩套COMPAQ服務(wù)器，作為各自系統(tǒng)互為冗余的主，副I/O Server，服務(wù)器使用16口高速串行數(shù)據(jù)通訊板（Digibord） PC 16i / PC 4e，與MODCELL控制站MODBUS協(xié)議（RS485方式）進行數(shù)據(jù)通訊，從而保證服務(wù)器與MODCELL過程控制級之間的所有過程數(shù)據(jù)信息交換在ms內(nèi)完成。過程控制級包括控制主站和子站，每一套子站對應(yīng)于與監(jiān)控級通訊的一個數(shù)字通道。加熱爐過程控制級包括1、2、3、4號爐和公用部分（蒸汽、重油系統(tǒng)）共5套MODCELL控制站，下屬30個控制子站，煤氣站過程控制級為一個控制主站，包括4個控制子站。
加熱爐系統(tǒng)使用4臺，煤氣站使用兩臺PC機承擔(dān)操作站功能，系統(tǒng)內(nèi)的6臺計算機使用10Mpbs細纜以太網(wǎng)相連，兩系統(tǒng)之間通過一條1公里長的光纜互聯(lián)，實現(xiàn)了兩個區(qū)域系統(tǒng)的一體化和過程數(shù)據(jù)的共享。
IFIX作為基于Windows NT 核心開發(fā)的應(yīng)用程序，IFIX技術(shù)充分利用了這一網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)的I/O Server實際上擔(dān)當(dāng)了NT網(wǎng)絡(luò)管理和IFIX應(yīng)用程序的雙重服務(wù)器功能。
三．網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖
此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖如下：

四.軟硬件配置
1．硬件配置：
1. 加熱爐、煤氣站的兩套系統(tǒng)使用COMPAQ服務(wù)器作為I/O Server服務(wù)器。I/O Server使用COMPAQ Proliang 1500和Proliang 2500服務(wù)器，Pentium120/Pentium Pro，內(nèi)存128M，SCSI4.3G硬盤。
2. 加熱爐系統(tǒng)使用4臺，煤氣站使用兩臺PC機作為操作站。操作站使用COMPAQ Deskpro2000，內(nèi)存64M，SICI 2.1G硬盤，21”大屏幕彩色顯示器用于監(jiān)控操作。
2. 軟件配置：
1. I/O Server服務(wù)器安裝中文Windows NT Server 操作系統(tǒng)。
2. .操作站安裝中文Windows NT Workstation操作系統(tǒng)作為IFIX運行平臺，并采用Windows NT進行網(wǎng)絡(luò)的管理和用戶登陸控制。
五．網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計
計算機網(wǎng)絡(luò)的安全可以理解為計算機安全在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的擴展，以保證業(yè)主基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用安全、可靠。本方案中主要從如下幾方面來實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的安全問題：
1.Windows NT安全控制
Windows NT 在操作系統(tǒng)層面上管理操作員用戶或網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)管理人員的登陸，例如：
a) 身份認(rèn)證，以識別區(qū)分合法用戶和非法用戶，從而阻止非法用戶訪問系統(tǒng)；
b) 權(quán)限控制，通過系統(tǒng)對用戶的授權(quán)，決定哪些用戶有資格訪問哪些資源；
c) 審計跟蹤，它將記錄哪個用戶在何時訪問了哪些資源，用于收費記帳和非法事件發(fā)生時能夠有效地追蹤；
d) 對一些機密文件采用加密數(shù)據(jù)存放，用戶一切合法后方可查閱。
2.IFIX安全控制
IFIX可以通過設(shè)置以安全級別為基礎(chǔ)的各種用戶，在應(yīng)用程序?qū)用鎸Σ僮鲉T的的操作權(quán)限進行控制，保證正常操作，禁止越權(quán)操作。
系統(tǒng)應(yīng)用分析與深入討論
本系統(tǒng)作為對原來系統(tǒng)的改造，其中一個基本的原因是為了建立與執(zhí)行燒鋼優(yōu)化數(shù)學(xué)模型計算的上位計算機的穩(wěn)定而良好的通訊。在熱軋加熱爐的整個監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)置了一臺專職的通訊前置機，在其具備所有通訊的基礎(chǔ)上，在后臺運行另一個通訊程序，實現(xiàn)所有爐況信息向上位計算機的發(fā)送和接受上位機設(shè)定的優(yōu)化鋼錠設(shè)定值。該通訊機同時使用兩種方式進行通訊，即通過上位計算機的TCP/IP網(wǎng)關(guān)進行的以太網(wǎng)上的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)與ALPHA燒鋼控制計算機通訊。以及通過RS232串口轉(zhuǎn)20mA電流環(huán)，與SICOMP M70（為上位計算機的備用機）進行串行通訊。
本系統(tǒng)不僅擁有豐富的監(jiān)控功能，而且可以實現(xiàn)服務(wù)器和操作站間的網(wǎng)絡(luò)通訊，數(shù)據(jù)交換，對熱軋系統(tǒng)的實時控制有很好的效果。解決了通訊瓶頸，實現(xiàn)了自動化燒鋼功能，實現(xiàn)冗余技術(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，提高了加熱爐和煤氣站的作業(yè)率，新的系統(tǒng)突出的監(jiān)控性能，為整個加熱爐爐區(qū)控制降低能耗，提高加熱目標(biāo)溫度命中率，產(chǎn)生了明顯的作用，為冶金企業(yè)的熱軋生產(chǎn)帶來了巨大的直接和間接的經(jīng)濟效益。
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作者簡介：
姓名：殷連剛
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