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1、丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊Ex traEditi on 2009冶金设备METALLURGICAL EQUIPMENT西门子W INCC冗余系统在轧钢生产线的应用丁国峰 刘任栋（承德建龙钢铁有限公司河北承德067000）摘要 介绍了 WINCC冗余系统在轧钢厂生产线的实际应用 ，详细说明了系统的网络组态、 参数设置、调 试步骤和简单维护，并且以实际应用证明了 W INCC冗余系统在自动化控制系统里的优势。关键词 WinCC服务器冗余客户机Applicationof Siem ens Sim atic W inCC R edundancy ControlS
2、ystemin Rolled Steel L ineDin g Guofe ng L iu Re ndong(ChengdeJianlong Iron& SteelCo., L td., H ebei 067000)AB STRACT Application of SIMAT C W nCC redundancy control system rolled steel line is introduced the confguration of this control systm, preferences and debug strategy and maintenance in simpl
3、eness ared iscussed This d isquisition proves that predominance of S MAT IC W nCC redundancy control systm in roboticized control sys tem.K EYW ORDS W inCC Server Redundancy C lient丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊作者简介：丁国峰，男，1979年出生，工程师，毕业于沈阳农业干部管理学院賈 1 号 94-剖1 I 匸 h
4、in；! cin i c J jam a 1 Electron iic Puhlishing House. All rigliLh restncc. I t1 Lp:. cnk . nd1项目简介承德建龙钢 铁公司轧钢厂大规格棒材生产线,是以 西门子 S7- 300 PLCS7- 400 PLC, WinCC作为基础自动 化控制核心器件。其中 生产线主程序和上位系统就非常 有代表性。轧钢厂生产线于 2006年投产，目标是建成年产棒材 80万吨,工艺设备水平一流、产品质量一流的生产 线。全 线可以分为加热炉区、主轧区、冷床区和精整区四大部分 及原料、成品供应运输辅助系统组成。W inCC冗余系统
5、 负责为主轧区、冷床区、精整区提供PLC数据服务，是典 型的自动化集中控制。主轧区由粗 轧机 组、中轧机组、精轧机组、三套飞剪 系统和其他 辅助设备构成，完成热钢坯的轧制作业。主 轧区轧制范围是 25mm 110mmo该部分是全线的核 心，可以说加热炉区的所有设备都是为了保证主轧区平 稳、顺利的运行。冷床区由裙板、冷床、冷剪系统和其他辅助设备构 成,完成棒材的降温、定尺。精整区由收集 链、打捆、称重和部分天车组成,完成 棒材的成品质量检查、包装和存放。2 PLC控制程序系统的构成整个轧线控制 程序系统可以分为精整、轧线主辅和 飞剪三个子系统。采用西门子的STEP7编程软件进行编程。人机界面（H
6、M I - Him an Machine Interface）是在 WinCCV5 1平台上开发的，采用了 Server- Client（服务 器-客户机）模式，为了提高系统 的可靠性降低停机时间 使用了冗余功能。PLC框架、W inCC Servers/Clients及具有以太网 功能 的单体设备 之间采用10M /100M /100CM以太网连接,根 据设备间的距离远近分 别采用光 缆、双绞线连接，形成环 网模式,具备冗余功能。该系统的最大 特点就是设备点多、面广,工艺复杂, 需要大量的参数设定、状态监控、设备操作。如果 采用传 统的硬件操 作台点进行控制则很不直观，而且也需要非 常大的硬
7、件投入。所以采用HM I（人机界面）操作为主,操作台操作为辅的方式，即只有线路起停控制在操作台 上,几乎所有其他操作、状态显示、故障诊断、事件记录、过 程数据归档等都在 HM I上实现。这样既节省了大量的硬 件投入，同时也提高了系统 的直观易用性，随着硬件线路 的减少相应的故障率、维护量也可以大幅度的降低。但是由此也 带来了一个问题,那就是整个生产线的 控制非常依赖于 HM I系统，即W INCC服务器系统。3 W inCC冗余系统的设置与实现轧钢厂轧线上位采用WinCC服务器，下设客户端的 形式进行生产 控制。它一方 面和PLC直接通讯采集、设 定数据，另一方面和客户机通讯发布画面和数据。而
8、客 户机上的画面是本机的，其中的所有数据 全部来自服务 器。轧钢厂投 产初期只使用一台服务器，这样的优势是 做系统开发时只需要在服务器开发一套系统，就可以发 布给所有的客户机共享，而且数据管理和 维护更合理和 方便，可以把管 理级和过程级清晰的分开。但 是缺点也 是很明显的，那就是一旦服 务器发生故障，则整个控制级 就无法正常 工作，整个生产线就要停产。为解 决这一问 题，服务器采用一台在线、一台备用形式，但没有形成冗 余。一旦在线服务器岀 现问题必须由人为将网线换到备 用服务器上，并且客户机WinCC画面需要 重新激活才能 正常使用。这种方式不 但维护不便而且会对生产造成极 大影响。如图1所
9、示，如果两台服务器做成冗余，使他们互为 热备。运行期间，两台服务 器相互监控，可以及 时的发现 对方是否进入故障状 态，如果主服务器发生故障，则所有 的客户机自动切换到仍然正常的从服务器，从而保证所 有客户机总可以进行对自动化系统的监视和操作。W nCC就提供了这样的解决方案即 W irCC冗余系统腦务器2療作方式图1冗余系统组态在主服务器 发生故障期间，正常的从服务器继续完 成系统内的信息、过程数据 归档和记录；当修复故障的主 服务器正常投入后，故障期间的归档记录会自动复制到 恢复后的主服务器，从而保证了服务器数据的完整和连 续。这一过程也称作 恢复后同步。同 时在服务 器进行维 护的时候，
10、不必停止生产。即在 不影响生产的情况下就 可以进行主服务器的正常维护和维修。4冗余系统的基本需求1）服务器需要 安装 Windows 2000 Server版，WinCC 项目配置为多用户模式（Multi- user）2）系统要求工作在时钟同 步方式下。最好整个系统 包括过程级和控制级都进行时钟同步,最少要在过程级 进行时钟同 步。如果 控制级也要进行时钟同步,则需要 安装 W inCC的 ! T me synchronization?选项。3）从PLC来的报警信息必须包含时间帧信息,在 PLC程序内用报警 块触发信息就包含时间帧信息。4）两个服务 器必须分别连接到PLC这样下级的过 程数据和
11、信息可以并行的传送到服务器。5）两个服务器都 需要安装 W inCC ! Redundancy （冗 余）选项。6）两个服务器在功能的配置上需要完全相同。7）每一个用户归档都要指定 唯一的字段用来保存最 后变化的时间。5冗余系统的安装按照安装光盘 的安装步骤进行安装,只是在选择组 建服务时增加！冗余？等系列选项，安装完成后进行授权 安装即可。6冗余系统的组态冗余系统的前期开发 和多用户系统的开发是完全一 样的,只是在系 统投入运行时要进行适当的组态。具体的设置过程如下：1）如图2所示，右击WinCC资源 管理器的冗余（Re dundancy）选项点击打开，打开冗余组态 界面,激活冗余配 置，进
12、行相关设 置,而后点击确定退岀。图2冗余选项设置打开冗余（R edundancy）配置环境时，在！服务（server）: ?的输入框内系统 会自动输入当前计算机名，此时除 !冗余伙伴服务器？外其他都不可以操作。激活！冗余伙 伴服务器？选择框，其他选项才可以操作,根据自己项目 的实际使用要求和情况进行相关的设置即可。如图3所 示,激活同步 用户归档。即！全部用户归档的同步？项设 置为激活。而后点击确定退岀。2）如图4所示,生成服务器数据。右击！服务器数 据？选项点击创建，WinCC自动生成以服 务器计算机名称 为名字的服务器数据。右击该服务器数据选项点击属 性,设置！符号计算机名称、物理计算机？
13、为本机，系统会丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊160丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊自动生成冗余计算机名称。而后点击确定退岀务器也是主服务器丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用2009年增刊圈3用户归档设5）如图6所示，组态标准服务器。右击客户机资源 管理器的！服务器数据？选项，点击！标准服务器？为客户 机进行标准服务器组态设置。丁国峰等：西门子W NCC冗余系统在轧钢生产线的应用
14、2009年增刊I_|另刿芹才”VLiiX HAMAAiS捋嘲月01硯吒知t鼻曙上ttSrtn图4腫务器数据生成3）为客户机指定首选 服务器。配 置好主服务器计算 机和冗余功能，产生了服务器数据后,在客户机资源管理 器中右击！服务器数据？然后点击第一项！装载？,找到主 服务器共享项目中的 服务器数据信息，扩展名是! . PCK?。 指定需要装载的服务 器信息，点击打开,客户机自动加载 服务器数据。生成服务后点击 ！确定？退岀。为客户机装载服务 器数据是确定客户机在服务器上 使用的数据。使服务器上的服务数据完全受客户机共 享。4）如图5所示，配置客户机的服务器组态。右击客 户机资源管理器 的!服务
15、器数据？选项，点击！组态？为客 户机指定首选服务器。对!物理的、冗余的和首选服务 器？选项进行填写设置。丐蘇: Ilk1ElZi图5客户机服务器选项设置为客户端指定首选 服务器是为了更好的平衡服务器 的负担，指定了首选服务器的客户端会自动的优先连接 到指定的服务器，没有指定的则始终连接到主服务器上。 一般的，客户机上设置的物 理服务器是主服务器，首选服图6客户机参数设置为了降低客户机的 使用负荷，达到资源的快速共享。 除画面、文本库以外的所有组建都设置为服务器。这样， 可以在服务器上进行各种信息收集，统一处理后由客户 机共享使用，不过同时也加大了服务器的服务负荷，要求 较高硬件配置。6）如图7所示，配置好客户机后，在主服务器上退出 W inCC管理器，点击！开始？、！ SMATIC?、！ W inCC?、 ！ TOOLS?下的! Project Duplicator?复制出冗余 项目到冗余 服务器。用！项目复制器（Project Dup licator）?复制冗余项 目的好处是可以自动的完 成另外一台服务器的冗余配置 同时生产完全相同的项目。图7复制冗余服务器数据至此W inCC冗余项目已经基本设置生成完毕，加上 其他联网辅助设置就
