帶鋼熱軋智能控制系統(tǒng)

國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目建設(shè)方案張君hangjunyou@國(guó)內(nèi)熱連軋控制系統(tǒng)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)寬度＞1250mm的板卷軋機(jī)已建成200多套，其中2000mm以上高端軋機(jī)達(dá)16條。以鞍鋼1700mm產(chǎn)線為例，年產(chǎn)能約350萬(wàn)噸，按4100元/噸計(jì)算，年產(chǎn)值可達(dá)143.5億元，設(shè)備成本約2000萬(wàn)（含40臺(tái)控制柜，單柜50萬(wàn)）。熱軋控制系統(tǒng)由歐洲（西門子TDC）、日本（TMEICGE）和國(guó)內(nèi)自主技術(shù)（北科大、冶金自動(dòng)化院）三足鼎立，新建產(chǎn)線多采用這三類方案。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)化率不足1%，但自主技術(shù)成本優(yōu)勢(shì)顯著（國(guó)內(nèi)5000萬(wàn)/套vs國(guó)外1.2億/套），市場(chǎng)潛力巨大。北京科技大學(xué)（北科麥思科）和冶金自動(dòng)化院（金自天正）主導(dǎo)國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成，掌握控制算法等關(guān)鍵技術(shù)。五個(gè)區(qū)：板坯庫(kù)、加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)和卷取區(qū)當(dāng)前方案整體介紹：從板坯庫(kù)開(kāi)始一直到運(yùn)輸鏈結(jié)束，全軋線上分布了33臺(tái)GE的VME總線機(jī)箱式PAC-1800控制系統(tǒng)、26套HPC液壓控制模塊。在部分機(jī)架控制PAC系統(tǒng)中插入了自帶I/O的HPC，完成快速的液壓或高速閉環(huán)控制。PAC控制站間采用GE光纖反射內(nèi)存環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)控制站間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，數(shù)據(jù)刷新周期1ms，帶寬2Gb/s。1ms級(jí)高速數(shù)據(jù)采集采用德國(guó)IBAPDA，接入光纖反射內(nèi)存環(huán)網(wǎng)。國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)思路：按照區(qū)域部署冗余的智能控制器替代GE控制器和HPC控制模塊。基于自研內(nèi)存反射機(jī)制替代GE光纖反射內(nèi)存環(huán)網(wǎng)。基于自研高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)1ms級(jí)高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，替代德國(guó)IBAPDA。智能控制器集成邊緣計(jì)算和邊緣AI，實(shí)現(xiàn)區(qū)域智能化控制，同時(shí)整線SCADA集成人工智能大模型實(shí)現(xiàn)整線智能化自適應(yīng)。國(guó)產(chǎn)化替代思路國(guó)產(chǎn)化方案整體介紹基于國(guó)產(chǎn)CPU的高性能控制板、可擴(kuò)展背板總線和模塊，形成一套自主可靠的高性能控制器突破實(shí)時(shí)控制器內(nèi)核、PLC編程、主流IDE、

開(kāi)放生態(tài)工具鏈、邊緣控制多虛擬調(diào)度等，形成一套高性能控制核心軟件通過(guò)先進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析技術(shù)，為鋼鐵行業(yè)提供高效、可靠的一套跨平臺(tái)高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可插拔多工業(yè)協(xié)議總線擴(kuò)展架構(gòu)，融合人工智能云化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)PLC與

云服務(wù)之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全管理和監(jiān)控助力開(kāi)發(fā)帶鋼熱軋過(guò)程控制軟件、行業(yè)指令庫(kù)和工藝控制庫(kù)自主可控高性能軋鋼控制器鞍鋼1780熱連軋產(chǎn)線自動(dòng)化系統(tǒng)包含多個(gè)工藝段的控制系統(tǒng)，用于各工藝段的控制計(jì)算機(jī)約53臺(tái)，全線一共32-40個(gè)控制柜，

以精軋和卷取機(jī)的控制精度要求較高，約35臺(tái)。要求快速控制：由于控制對(duì)象是機(jī)電、液壓系統(tǒng)，要求快速控制。

其中液壓位置控制或液壓恒壓力控制系統(tǒng)的控制周期為2-3ms甚至1mS?？刂乒δ鼙姸喽壹校阂詭т摕徇B軋精軋機(jī)組為例，總共將近55個(gè)控制回路，因此要求采用多控制器，控制器內(nèi)采用多處理器結(jié)構(gòu)。功能間相互影響：由于眾多功能最終的影響都將集中到精軋機(jī)軋輥、

軋件之間的變形區(qū)，因此功能間要相互協(xié)調(diào)，相互傳遞補(bǔ)償信號(hào)。要求各

個(gè)工藝段具備快速通信能力。多個(gè)功能需共享輸入和輸出模塊：即多CPU共同訪問(wèn)一個(gè)IO模塊。

因此快速處理能力、多個(gè)CPU(多個(gè)控制器及控制器內(nèi)多個(gè)CPU)、CPUCPU、

控制器間的高速通信能力，是帶鋼熱連軋分布式計(jì)算機(jī)

控制系統(tǒng)所必須考慮的特點(diǎn)，由此構(gòu)造出一類快速分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。自主可控高性能軋鋼控制器圍繞支持的總線進(jìn)行背板總線擴(kuò)展：VME總線、SRIO總線、PCIE總

線

。其他本地?cái)U(kuò)展接口設(shè)計(jì)：串口可以擴(kuò)展HMI接口，工程師調(diào)試

接口；非實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口；以太網(wǎng)口可以擴(kuò)展HMI接口；工程師調(diào)試接口；

非實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口；I2c接口：SPI接口、SATA存儲(chǔ)接口XMC/PMC槽位擴(kuò)展協(xié)議：VME協(xié)議、SRIO協(xié)議、PMC接口板卡設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)預(yù)研選型，國(guó)產(chǎn)化器件基礎(chǔ)良好，100%可以實(shí)現(xiàn)完全自

主支持獨(dú)立的控制總線，多卡同步任務(wù)周期支持最低

至100uS,控制周期抖動(dòng)<25uS自主可控高性能軋鋼控制器HICMIC?

框架式設(shè)計(jì)，高速背板總線?

對(duì)標(biāo)西門子TDC系列產(chǎn)品?

適用于冷熱軋機(jī)等高速多處理單元協(xié)同控制應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，豐富的擴(kuò)展接口對(duì)標(biāo)西門子S7-416+FM458,S7-1518系列產(chǎn)品適用于軋鋼處理線等高速控制應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師站集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）EthernetTCP/IP反射內(nèi)存網(wǎng)HICMIC人機(jī)交互HMI以太網(wǎng)反射內(nèi)存網(wǎng)PROFIBUSEtherCAT自主可控高性能軋鋼控制器其他硬件產(chǎn)品系列智能邊緣控制器產(chǎn)品系列支持PCI/CPCI系列、PCIE/PXIE、XMC系列、VME-VME-64X/VME-S系列背板總線。支持Intel、飛騰、龍芯系列處理器板卡豐富的現(xiàn)場(chǎng)總線接口智能邊緣一體機(jī)產(chǎn)品系列提供包括IntelX86、NVIDIAJetson和ARMNPU在內(nèi)的多種芯片架構(gòu)選擇支持華為Atlas、飛騰、兆芯和海光等國(guó)產(chǎn)芯片邊緣AI服務(wù)器產(chǎn)品系列支持企業(yè)級(jí)ARM集群方案支持華為Atlas、飛騰、兆芯和海光等國(guó)產(chǎn)芯片高性能可擴(kuò)展背板總線擬以傳統(tǒng)VME總線為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)增強(qiáng)型的VME-S

總線平臺(tái)。進(jìn)行背板優(yōu)化，研究開(kāi)發(fā)增強(qiáng)版DLINK總線?；谛乱淮I(yè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)SRIO總線，

使得擴(kuò)展板卡具備了高帶寬、方便擴(kuò)展、熱插拔的特點(diǎn)。在部分國(guó)內(nèi)熱連軋系統(tǒng)中，1ms的快速IO共約1500點(diǎn)；10ms周期的慢速IO共約9000點(diǎn)

在新項(xiàng)目中的提速需求已經(jīng)產(chǎn)生，本設(shè)計(jì)背板性能不低于此接入規(guī)模?？筛鶕?jù)控制系統(tǒng)規(guī)模，提供系列化的機(jī)箱尺寸和背板容量。規(guī)模較大可以上機(jī)架，規(guī)模較小可以導(dǎo)軌掛接安裝。逐漸提高不同產(chǎn)線建設(shè)規(guī)模的系統(tǒng)規(guī)模適配產(chǎn)品。不同工藝段，CPU數(shù)量和IO數(shù)量，現(xiàn)場(chǎng)總線擴(kuò)展槽位均不一致。因此機(jī)箱和背板產(chǎn)品需要系列化，既可以提供機(jī)柜貨架式產(chǎn)品，

也可以提供導(dǎo)軌式產(chǎn)品。高性能可擴(kuò)展背板總線新型高性能背板中VME總線，適合突發(fā)小字節(jié)數(shù)據(jù)量傳輸，尤其是控制指令新型高性能背板中DLINK總線，帶寬高適合實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)量傳輸，

圍繞交換機(jī)SWC卡進(jìn)行路由仲裁開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)多CPU并發(fā)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的高

實(shí)時(shí)低抖動(dòng)應(yīng)用VME總線支持從電氣到結(jié)構(gòu)，到軟件系統(tǒng)等方面的全方位定義，為了兼容SRIO總線互聯(lián)，改進(jìn)型的VME-S機(jī)箱增加了PO連接器高性能可擴(kuò)展背板總線滿足最快100uS的任務(wù)切換周期。控制抖動(dòng)小于25us,訪問(wèn)延遲小于20us

。系統(tǒng)內(nèi)插卡模塊，SBC、SWC、FIO等快速閉環(huán)模塊，均支

持DLINK傳輸協(xié)議。采用DLINK光纖網(wǎng)絡(luò)，將快速IO擴(kuò)展部署到遠(yuǎn)端，減少電氣走線的規(guī)模，提高信號(hào)的抗干擾能力。提供Ethercat和Profinet兩種總線擴(kuò)展方案基于DLINK總線擴(kuò)展策略復(fù)雜多控制機(jī)柜機(jī)箱系統(tǒng)的并聯(lián)同步運(yùn)行方案熱連軋控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制規(guī)模較大，50多臺(tái)處理器沒(méi)法在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)展開(kāi)，需要分布在30多套機(jī)箱中。這就涉及到了系統(tǒng)間互聯(lián)。絕大部

分控制系統(tǒng)間需要進(jìn)行1mS的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步。光纖反射內(nèi)存環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)更

新時(shí)間達(dá)到1ms:通過(guò)系統(tǒng)PDA記錄液壓控制器的計(jì)數(shù)器檢驗(yàn)光纖網(wǎng)數(shù)據(jù)刷新達(dá)到1ms,液壓控制器測(cè)試周期1ms，PDA采樣周期設(shè)置為1ms。采

用RTDATA產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間互聯(lián)。RTDATA通信系統(tǒng)分為Node通信節(jié)點(diǎn)和RTDATA-SW交換機(jī)兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)。1路發(fā)送，1路接收SFP+接口，1310nm單模光纖光纖高速網(wǎng)絡(luò)5Gbps最大支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)光纖協(xié)議不占用CPU資源多模光纖節(jié)點(diǎn)距離300米單模光纖節(jié)點(diǎn)距離10千米板載256MByteDDR3低延遲率(納秒級(jí))動(dòng)態(tài)包長(zhǎng)：每個(gè)包4到64或1M字節(jié)。自研反射內(nèi)存網(wǎng)L2系統(tǒng)L1主控制器L1主控制器反射內(nèi)存網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站實(shí)時(shí)仿真站反射內(nèi)存網(wǎng)的功能：L1主控制器之間的高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站1ms級(jí)高實(shí)時(shí)采集L1主控制器的數(shù)據(jù)；L2系統(tǒng)的HMI與L1主控制器之間的人機(jī)交互數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)仿真站與L1主控制器的數(shù)據(jù)交互。在線狀態(tài)下的模擬軋鋼，采用下一塊將要出爐的板坯數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬軋制，給L1下發(fā)PDI板坯數(shù)據(jù)，L2系統(tǒng)的所有跟蹤、時(shí)序、模型均正常運(yùn)行，L1所有控制器設(shè)備均按照軋制過(guò)程正常模擬的過(guò)程。該模軋方式主要用于正常生產(chǎn)時(shí)。拆分成兩種數(shù)據(jù)類型，對(duì)應(yīng)兩種通信方式：①控制器內(nèi)部，VPLC之間站間通信，共享內(nèi)存；控制器對(duì)外通信(自定義UDP)，通過(guò)TSN交換機(jī)組播：控制器之間；發(fā)送到高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站；與L2系統(tǒng)的HMI之間；與實(shí)時(shí)仿真站之間。對(duì)外通信的技術(shù)可行性：TSNqbv+組播+類GOOSE(定周期，廣播，基于”APPID”確定數(shù)據(jù)含義)；MaVIEW

IDE對(duì)軋線控制系統(tǒng)全局“反射內(nèi)存網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行“APPID”唯一性管理；發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)廣播形式，接收端收到數(shù)據(jù)按照“APPID”取數(shù)據(jù)。

L2系統(tǒng)L1主控制器L1主控制器反射內(nèi)存網(wǎng)以太網(wǎng)輔助控制器HMI系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O主輔傳動(dòng)DPDP故障診斷站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站實(shí)時(shí)仿真站系統(tǒng)主網(wǎng)為2Gbps的光纖反射內(nèi)存網(wǎng)，1ms刷新，32個(gè)控制站，每臺(tái)2KB，6臺(tái)IBA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站，若干L2HMI，實(shí)時(shí)仿真站?？刂破鲗?duì)上SCADA監(jiān)控網(wǎng)，1000Mbps?？刂破鲗?duì)下連接I/O、傳動(dòng)，ProfibusDP總線。鞍鋼1780熱連軋產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高性能控制核心軟件最快100uS周期的任務(wù)切換任務(wù)執(zhí)行抖動(dòng)不超過(guò)25uS可按優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片CPU分配任務(wù)執(zhí)行順序CPU核心周邊驅(qū)動(dòng)、IO網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)等上電啟動(dòng)過(guò)程的機(jī)制和流程BSP開(kāi)發(fā)、測(cè)試環(huán)境AI和PLC應(yīng)用統(tǒng)一運(yùn)行時(shí)環(huán)境統(tǒng)一應(yīng)用生命周期管理支持IEC61131-3控制語(yǔ)言邏輯任務(wù)和主流AI框架板級(jí)支持軟件智能控制內(nèi)核軟件實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)010302智能控制軟件和運(yùn)行時(shí)環(huán)境支持AI應(yīng)用和PLC應(yīng)用統(tǒng)一運(yùn)行時(shí)環(huán)境。支持應(yīng)用的統(tǒng)一生命周期管理。支持應(yīng)用自由安裝組合構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的解決方案?；诮M態(tài)-運(yùn)行模式的控制架構(gòu)，為了提高執(zhí)行的效率，采用組態(tài)軟件編譯生成二進(jìn)制代碼，實(shí)時(shí)控制器內(nèi)核軟件Runtime重定位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制邏輯的修改不能影響已有的控制流程，無(wú)需停機(jī)重新啟動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)邏輯的在線修改，實(shí)現(xiàn)控制工藝的升級(jí)跨平臺(tái)高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)多源設(shè)備時(shí)序數(shù)據(jù)統(tǒng)一建模自然地表達(dá)高基數(shù)時(shí)序數(shù)據(jù)中復(fù)雜設(shè)備各器件之間的裝配關(guān)系通過(guò)創(chuàng)建指向模板的引用而不是重新創(chuàng)建復(fù)雜設(shè)備及其內(nèi)部傳感器對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)以提升存儲(chǔ)效率引入MTreeStore負(fù)責(zé)維持前綴樹(shù)的結(jié)構(gòu)性功能，同時(shí)對(duì)外屏蔽內(nèi)外存

交換的細(xì)節(jié)，對(duì)內(nèi)協(xié)調(diào)緩存與文件的協(xié)作，通過(guò)寫前日志和異步刷盤，提供高效的序列注冊(cè)與元數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能SchemaFile負(fù)責(zé)在磁盤上管理所有的元數(shù)據(jù)樹(shù)節(jié)點(diǎn)的持久化信息，封

裝了元數(shù)據(jù)磁盤讀寫的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。其主要包括以下兩個(gè)功能：對(duì)模塊外部

而言，向上層元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(MTreeStore)提供MNode讀寫接口；對(duì)模

塊內(nèi)部而言，將對(duì)MNode的讀寫請(qǐng)求分發(fā)到具體的存儲(chǔ)組文件進(jìn)行元數(shù)據(jù)

的持久化落盤及磁盤查詢?？缙脚_(tái)高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用控制器內(nèi)置數(shù)據(jù)高壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)減少工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)加載、轉(zhuǎn)換、重載負(fù)擔(dān)，為鋼鐵生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)管理分析減輕數(shù)據(jù)傳輸壓力。面對(duì)鋼鐵生產(chǎn)場(chǎng)景下海量時(shí)序數(shù)據(jù)管理的需求，提供高數(shù)據(jù)壓縮比、支持分析型查詢，完美解決傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)的Parquet存儲(chǔ)格式無(wú)法直接讀取的存儲(chǔ)模式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)讀性能產(chǎn)生的影響采用基于時(shí)間戳對(duì)齊的元組物化策略，使用了基于最小堆的合并算法，這種算法本質(zhì)上就是歸并排序的一種實(shí)現(xiàn)，有助于查詢流程優(yōu)化?？缙脚_(tái)高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例間數(shù)據(jù)高效同步機(jī)制，在數(shù)據(jù)傳輸全鏈

路統(tǒng)一采用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)，利用場(chǎng)站資源對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效整理，直接加載至云側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)邊側(cè)組織，云側(cè)加載的高效數(shù)據(jù)協(xié)同體系，以解決當(dāng)前云側(cè)重復(fù)處理數(shù)據(jù)、資源需求上限高的痛點(diǎn)。在鋼鐵生產(chǎn)中，PLC與DCS系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)煉鋼爐溫度、軋機(jī)運(yùn)行等核心環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及Modbus/OPCUA等協(xié)議構(gòu)建端到端數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，將傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)控制層處理同步至MES/ERP系統(tǒng)集中管理。在該流程下云側(cè)將所有邊緣側(cè)數(shù)據(jù)全部重新處理，其計(jì)算資源需求量是邊緣側(cè)設(shè)備的總和，其資源需求隨著邊緣側(cè)設(shè)備的不斷增加最終會(huì)難以為繼?？缙脚_(tái)高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，輸入層支持原始時(shí)序數(shù)據(jù)多源接入，變換層提供三類數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，輸出層通過(guò)列式讀取方式高效拼接處理結(jié)果集，支持對(duì)原始數(shù)據(jù)的回溯訪問(wèn)。模塊化管理，提供編譯構(gòu)建、動(dòng)態(tài)注冊(cè)、查詢優(yōu)化、內(nèi)存控制和全生命周期監(jiān)控能力。提供實(shí)時(shí)檢索、統(tǒng)計(jì)檢索、事件檢索和估算檢索等自定義處理能力內(nèi)置高性能計(jì)算引擎，支持連續(xù)查詢、

觸發(fā)器、UDF、

函數(shù)庫(kù)等高級(jí)數(shù)據(jù)處理功能，允許用戶通過(guò)時(shí)序數(shù)據(jù)自定義分析流程框架完成對(duì)鋼鐵生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的海量時(shí)序數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析。通過(guò)自定義函數(shù)機(jī)制，可以完成對(duì)鋼鐵生產(chǎn)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)頻轉(zhuǎn)換、

濾波、數(shù)據(jù)質(zhì)量“畫、檢、修”等定制化數(shù)據(jù)處理，在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)完成一站式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析工作。多工業(yè)協(xié)議總線擴(kuò)展架構(gòu)多協(xié)議芯片和單芯片相結(jié)合，形成了多種進(jìn)口/國(guó)產(chǎn)解決方案，同步還形成了軟協(xié)議棧解決方案；在主站/Master方面，積累了Profibus硬芯片、Profinet軟協(xié)議棧解決方案，國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用基礎(chǔ)?；诒嘲蹇偩€設(shè)計(jì)VME-S設(shè)計(jì)多協(xié)議總線卡基于核心控制器設(shè)計(jì)多協(xié)議總線卡通過(guò)合理定義軋鋼控制系統(tǒng)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)角色的角色定義和分配，可

以確保MQTT系統(tǒng)高效、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行多工業(yè)協(xié)議總線擴(kuò)展架構(gòu)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總線提供高帶寬低延時(shí)通訊協(xié)議，支持多平行節(jié)點(diǎn)的并發(fā)大數(shù)據(jù)帶寬適合于熱插拔應(yīng)用，光/電接口擴(kuò)展便捷。節(jié)點(diǎn)間

通信基礎(chǔ)帶寬20Gbps,交換機(jī)級(jí)聯(lián)帶寬是40Gbps。優(yōu)化高效包傳輸?shù)膮f(xié)議，各節(jié)點(diǎn)間高效傳輸，互相獨(dú)立，無(wú)需數(shù)據(jù)共享，協(xié)議開(kāi)銷小。良好的流控制和故障管理技術(shù)。系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間和平均修

復(fù)時(shí)間小。多工業(yè)協(xié)議總線擴(kuò)展架構(gòu)融合人工智能云化控制技術(shù)利用云平臺(tái)的強(qiáng)大計(jì)算能力和高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)帶鋼熱軋過(guò)程建模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于該過(guò)程的過(guò)程監(jiān)測(cè)和故障診斷。利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法實(shí)現(xiàn)多工序-多系統(tǒng)性能關(guān)聯(lián)分析，數(shù)據(jù)和機(jī)理聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)對(duì)多尺度、多性能關(guān)聯(lián)建模和對(duì)全過(guò)程的過(guò)程

監(jiān)測(cè)。跨工序的帶鋼熱軋過(guò)程性能異常精準(zhǔn)溯源方法。多維度的帶鋼熱軋過(guò)程性能預(yù)警指標(biāo)設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)模型構(gòu)建方法。帶鋼熱軋工業(yè)場(chǎng)景控制功能模塊指令庫(kù)名稱指令庫(kù)功能B_BY2.c把I1-I8組裝為一個(gè)BYTEB_BOL8.c把1個(gè)BYTE分解為8個(gè)BOOLB8E1V0.c把8個(gè)word轉(zhuǎn)為8個(gè)IntB8E1V1.c如果輸入是word,則轉(zhuǎn)譯成Int,否則不轉(zhuǎn)譯NOP8_1.c與B8E1V1功能一致NOP8_2.c與B8E1V0功能一致I8E1V0.c將B8E1VO功能擴(kuò)展到整數(shù)類型I8E1V1.c將B8E1V1功能擴(kuò)展到整數(shù)類型R8E1V0.c功能類似B8E1VO,數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展為REALR8E1V1.c功能類似B8E1V1,數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展為REALBSW8.c將BSW擴(kuò)展為8通道BYTESW.c將NSW類似功能，擴(kuò)展到BYTE數(shù)據(jù)類型ISW8.c8通道的BSW,數(shù)據(jù)類型為INTNSW8.c功能同NSW,擴(kuò)展為8通道B8SEL.c根據(jù)SEL這個(gè)整數(shù)輸入，選擇對(duì)應(yīng)的I通道輸出給QI8SEL.c8通道的BSW,數(shù)據(jù)類型為INTMUX8B.c參考MUX功能，擴(kuò)展為8通道，數(shù)據(jù)類型從REAL擴(kuò)展為BOOL量R8SEL.c功能類似I8SEL功能，數(shù)據(jù)類型改為REALADD8_1.c8通道的ADD,被加數(shù)相同ADD8_8.c8通道的ADD,被加數(shù)不同DIV8_1.c8通道的DIV,除數(shù)相同DIV8_8.c8通道的DIV,每個(gè)通道使用獨(dú)立的除數(shù)MUL8_1.c參考MUL功能，擴(kuò)展為8通道，共用一個(gè)乘數(shù)MUL8_8.c參考MUL功能，擴(kuò)展為8通道，每個(gè)通道使用獨(dú)立的乘數(shù)SUB8_1.cSUB擴(kuò)展為8通道，但共用一個(gè)減數(shù)SUB8_8.cSUB擴(kuò)展為8通道，每個(gè)通道使用獨(dú)立減數(shù)CNT_I2.c累加計(jì)數(shù)器LIM_I.c考系統(tǒng)LIM塊功能，數(shù)據(jù)類型改為INTTI_MS.c功能與TASKTM一致D_CFLG.c一旦發(fā)現(xiàn)輸入DINT與上1周期不一樣，輸出1個(gè)BOOL量鋼鐵行業(yè)指令庫(kù)是針對(duì)鋼鐵行業(yè)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一套集成

化、智能化的指令系統(tǒng)。該指令庫(kù)覆蓋了從加熱爐、粗軋、精軋到卷取運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)生產(chǎn)流程，旨在通過(guò)統(tǒng)一操作指令，增加模塊的可服用性、降低開(kāi)發(fā)成本，并推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。指令庫(kù)充分考慮了鋼鐵行業(yè)的特殊性，如控制設(shè)備數(shù)目繁多、數(shù)據(jù)交換量大、低延遲需求等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的指令系統(tǒng)。并集成了生產(chǎn)、

質(zhì)量、設(shè)備、能源等多個(gè)子系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)了信息的共享和協(xié)同工作。

通過(guò)大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，指令庫(kù)能夠根據(jù)編程進(jìn)度自動(dòng)推薦指令，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外指令庫(kù)支持用戶自定義指令和擴(kuò)展功能，可根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行靈活配置。帶鋼熱軋工業(yè)場(chǎng)景控制功能模塊帶鋼熱軋工藝控制庫(kù)由粗軋、精軋、卷取、運(yùn)輸、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)5個(gè)部分構(gòu)成。除了控件初始化、數(shù)據(jù)收發(fā)等通用功能外，粗軋部分還包括

粗軋主控、粗軋壓下、粗軋換輥與側(cè)導(dǎo)板；精軋部分還包括飛剪推鋼機(jī)及保溫罩、精軋主控與活套、精軋板型、精軋壓下、精軋側(cè)導(dǎo)板與換輥。各控制庫(kù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的模塊組合，進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)已建寬帶熱軋板卷生產(chǎn)線序號(hào)鋼廠軋機(jī)寬度（mm）設(shè)計(jì)產(chǎn)能(萬(wàn)噸)備注1邯鋼1900240SIEMENS2寶邯鋼22504503包鋼1790250SIEMENS4太鋼1549300SIEMENS5太鋼2250500TMEICGE6唐鋼1900260三菱7唐鋼1700200SIEMENS8唐山港陸12502009唐山國(guó)豐145020010唐山國(guó)豐145020011唐山新豐145016012承德鋼鐵178040013首鋼225045014京唐曹妃甸1780450北科大、自動(dòng)化院15京唐曹妃甸225055016天鐵178040017山西海鑫150025018滄州縱橫145030019日照鋼廠215050020日照鋼廠1580260北科大21濟(jì)鋼1700250北科大、鞍鋼22萊鋼1550250北科大23新余鋼鐵1580300國(guó)內(nèi)已建寬帶熱軋板卷生產(chǎn)線序號(hào)鋼廠軋機(jī)寬度（mm）設(shè)計(jì)產(chǎn)能(萬(wàn)噸)備注24萍鄉(xiāng)鋼鐵145028025漣源鋼鐵2250500東芝GE26寶鋼2050540西門子27寶鋼1580380三菱28寶鋼188037029上一1780350三菱30梅鋼1422230東芝GE31馬鋼1800200西門子32馬鋼225050033南鋼3500150爐卷軋機(jī)34沙鋼178045035寧波建龍1780450冶金自動(dòng)化院36鞍鋼1700300北科大、鞍鋼37鞍鋼1780400三菱38鞍鋼2150480北科大、鞍鋼39本鋼1700400東芝GE40本鋼1880280三菱41通鋼1750250芝菱42北臺(tái)1780400北科大43鞍鋼1580350北科大、鞍鋼41通鋼1750250芝菱4