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摘要：
本課程論文主要結合本人現在進行的項目（鋼廠熱軋自動化系統(tǒng)）中iFIX的應用展開。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，實現實時監(jiān)控和網絡管理以及數據的共享。
關鍵詞：
工業(yè)局域網，過程控制系統(tǒng)，IFIX，工業(yè)以太網，加熱系統(tǒng)
目標即意義：
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公司生產的具有國際先進水平的雙頻淬火爐，用于冷軋工作輥的復重新淬火。近幾年以來，隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，對軋輥材質的要求發(fā)生了很大的變化，同時對軋輥淬火的質量要求也越來越高。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
設計要求：
作為過程生產方和維護方來說，性能優(yōu)異的過程監(jiān)測系統(tǒng)是實現優(yōu)化過程控制的重要條件。所以要求基于以太網的監(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監(jiān)控數據的準確上傳和下達。
（2） 靈活性。系統(tǒng)應在硬件和軟件等方面具有模塊化和面向過程對象的結構，確保良好的擴展性。
（3） 開放性。監(jiān)測系統(tǒng)應能蔣所有符合開放標準的產品和系統(tǒng)，納入與其直接數據通信的范疇，從而保證在統(tǒng)一的管理和維護下充分利用系統(tǒng)資源?？梢詫崿F與其他信息管理系統(tǒng)的數據交換。
（4） 可維護性。系統(tǒng)要在軟硬件方面具有模塊化結構和強大的自診斷功能，方便對系統(tǒng)故障的分析和診斷。
互聯方案：
一．網絡系統(tǒng)關鍵技術比較與選擇
1. 拓撲結構的選擇
常用的網絡拓撲結構有總線型、環(huán)型和星型結構，為了便于網絡管理和網絡擴展，本方案采用總線型拓撲結構。
2. 組網技術的選擇
目前常用的校園網主干網組網技術有100Mbps的快速以太網，100Mbps的FDDI， ATM網絡和千兆以太網。本網絡主要采用10Mbps細纜以太交換網作為主干網的組網技術，快速以太交換網是性能較高的組網方式。它具有以下優(yōu)點：技術成熟穩(wěn)定；對傳統(tǒng)的局域網及其應用有很好的支持；有效保護用戶投資。
二．網絡系統(tǒng)功能分析
IFIX監(jiān)控系統(tǒng)采取客戶/服務器（Client/Server）的結構方式，使用輸入/輸出服務器（I/O server）的專管與各過程控制站的數據通訊功能，監(jiān)測操作站和服務器之間則使用局域網相連。由于系統(tǒng)以擴展性架構作為其關鍵性的結構原則，所以具有近乎任意的擴展能力。
在鋼廠的熱軋系統(tǒng)應用中，加熱爐和煤氣站的兩套系統(tǒng)各使用兩套COMPAQ服務器，作為各自系統(tǒng)互為冗余的主，副I/O Server，服務器使用16口高速串行數據通訊板（Digibord） PC 16i / PC 4e，與MODCELL控制站MODBUS協(xié)議（RS485方式）進行數據通訊，從而保證服務器與MODCELL過程控制級之間的所有過程數據信息交換在ms內完成。過程控制級包括控制主站和子站，每一套子站對應于與監(jiān)控級通訊的一個數字通道。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機承擔操作站功能，系統(tǒng)內的6臺計算機使用10Mpbs細纜以太網相連，兩系統(tǒng)之間通過一條1公里長的光纜互聯，實現了兩個區(qū)域系統(tǒng)的一體化和過程數據的共享。
IFIX作為基于Windows NT 核心開發(fā)的應用程序，IFIX技術充分利用了這一網絡操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)的I/O Server實際上擔當了NT網絡管理和IFIX應用程序的雙重服務器功能。
三．網絡拓撲結構圖
此系統(tǒng)的網絡設計結構簡圖如下：

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服務器作為I/O Server服務器。I/O Server使用COMPAQ Proliang 1500和Proliang 2500服務器，Pentium120/Pentium Pro，內存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進行網絡的管理和用戶登陸控制。
五．網絡安全性設計
計算機網絡的安全可以理解為計算機安全在網絡環(huán)境下的擴展，以保證業(yè)主基于網絡的應用安全、可靠。本方案中主要從如下幾方面來實現計算機網絡的安全問題：
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絡及系統(tǒng)管理人員的登陸，例如：
a) 身份認證，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) 權限控制，通過系統(tǒng)對用戶的授權，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據存放，用戶一切合法后方可查閱。
2.IFIX安全控制
IFIX可以通過設置以安全級別為基礎的各種用戶，在應用程序層面對操作員的的操作權限進行控制，保證正常操作，禁止越權操作。
系統(tǒng)應用分析與深入討論
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)化數學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，設置了一臺專職的通訊前置機，在其具備所有通訊的基礎上，在后臺運行另一個通訊程序，實現所有爐況信息向上位計算機的發(fā)送和接受上位機設定的優(yōu)化鋼錠設定值。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網關進行的以太網上的數據交換，實現與ALPHA燒鋼控制計算機通訊。以及通過RS232串口轉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，而且可以實現服務器和操作站間的網絡通訊，數據交換，對熱軋系統(tǒng)的實時控制有很好的效果。解決了通訊瓶頸，實現了自動化燒鋼功能，實現冗余技術，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，提高加熱目標溫度命中率，產生了明顯的作用，為冶金企業(yè)的熱軋生產帶來了巨大的直接和間接的經濟效益。
參考文獻：
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作者簡介：
姓名：殷連剛
單位：東南大學
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