車間電氣系統(tǒng)升級(jí)改造

李曉明

（山東省萊蕪市萊鋼運(yùn)輸部，山東 萊蕪 271104）

車間原電氣控制系統(tǒng)以及傳動(dòng)控制系統(tǒng)于90年代中期從瑞典ABB公司引進(jìn)。控制系統(tǒng)使用ABB PLC，共有13個(gè)控制站點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)最初使用系統(tǒng)版本：主控站為 MP200，打捆機(jī)為 MP90。隨著產(chǎn)能的增加老系統(tǒng)MP200運(yùn)行負(fù)載升高，經(jīng)常出現(xiàn)故障，兩年后針對(duì)部分問題較多的站點(diǎn)升級(jí)成AC450，并對(duì)部分站點(diǎn)進(jìn)行合并，改為11個(gè)控制站點(diǎn)，目前控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。

圖1 車間控制系統(tǒng)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖

1 目前存在問題

1.1 MP200、MP90控制系統(tǒng)備件無法采購(gòu)

目前控制系統(tǒng)中4#、7#站為MP200控制系統(tǒng)，3套打捆機(jī)為MP90控制系統(tǒng)。MP200控制系統(tǒng)與MP90控制系統(tǒng)之間，MP200控制系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間的通信采用Mster Feild Bus通信協(xié)議。ABB MP200控制系統(tǒng)為ABB上世紀(jì)80年代產(chǎn)品，MP90系統(tǒng)則更為早期產(chǎn)品?，F(xiàn)在MP200、MP90及其Mster Feild Bus通信產(chǎn)品均被ABB淘汰，ABB只是在賣設(shè)備庫(kù)存，現(xiàn)在庫(kù)存也已經(jīng)買完，備件已經(jīng)采購(gòu)不到。如果控制設(shè)備出現(xiàn)故障將導(dǎo)致停產(chǎn)。

1.2 4#臺(tái)操作終端局限，無法進(jìn)行功能改造

碼垛區(qū)域人機(jī)界面為九十年代中期隨原裝設(shè)備引進(jìn)的操作終端，是ABB最初形式的人機(jī)界面。操作終端的圖形界面采用字符串方式，用ABB AMPL語(yǔ)句編寫成表（table）的形式固化在7#站控制系統(tǒng)中。操作終端的使用具有較大的局限性：

1）操作工只能進(jìn)行簡(jiǎn)單操作參數(shù)的設(shè)定，無法像操作站那樣直觀的監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況。

2）由于操作終端的圖形界面采用語(yǔ)句編寫固化在控制系統(tǒng)中，無法進(jìn)行工藝改造后的操作畫面建立。

3）與控制系統(tǒng)的通信采用專用通信板MV320也淘汰停產(chǎn)。

1.3 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，運(yùn)行成本高

采用ABBIndustrialITSystem 800xA （簡(jiǎn)稱800xA）系統(tǒng)，是ABB 2000年開始研制的綜合過程自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品，版本為3.0。由于其版本較早，監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建上極為復(fù)雜而且不穩(wěn)定。監(jiān)控系統(tǒng)在線采用3臺(tái)服務(wù)器（1臺(tái)為域管理服務(wù)器，2臺(tái)為數(shù)據(jù)服務(wù)器），1臺(tái)工程師站、3臺(tái)操作站。服務(wù)器之間、服務(wù)器與操作站之間采用域管理、數(shù)據(jù)同步、以及使用授權(quán)等管理方式，在使用中發(fā)現(xiàn)這種監(jiān)控軟件運(yùn)行不穩(wěn)定：

1）長(zhǎng)期使用后兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器不能同步，進(jìn)入不了域管理，造成數(shù)據(jù)服務(wù)器之間沖突。

2）非正常停機(jī)再起動(dòng)，操作站進(jìn)入不了域管理，監(jiān)控系統(tǒng)無法起動(dòng)。

3）設(shè)備維護(hù)和故障處理過程較長(zhǎng)，操作站重新登錄域的過程一般為30min，服務(wù)器處理時(shí)間更長(zhǎng)，不利于生產(chǎn)進(jìn)行。

4）操作站重新起動(dòng)后，有時(shí)會(huì)找不到使用授權(quán)。

5）在線3臺(tái)服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行和備件成本較高。

2 改造方案

2.1 MP200、MP90控制系統(tǒng)升級(jí)方案

MasterPiece200/1的升級(jí)產(chǎn)品為Advant Controller 450。為保持現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的一致性，4#、7#站點(diǎn)的MP200系統(tǒng)仍升級(jí)為AC450；由于AC450控制系統(tǒng)具有可連接S800遠(yuǎn)程I/O的功能，3臺(tái)打捆機(jī)的MP90系統(tǒng)可取消改為S800 I/O遠(yuǎn)程站，原有3臺(tái)打捆機(jī)的控制程序移入7#控制站點(diǎn)。

1）4#站點(diǎn)控制單元有MP200升級(jí)為AC450，原有S100 I/O單元保留；可利用現(xiàn)有1#站點(diǎn)控制器機(jī)架增加1套新的控制器單元（包括CPU和MB300通信單元），不再單獨(dú)增加機(jī)柜。

2）7#站點(diǎn)控制單元有MP200升級(jí)為AC450，原有S100 I/O單元保留；可利用現(xiàn)有5#站點(diǎn)控制器機(jī)架增加1套新的控制器單元（包括CPU和MB300通信單元），不再單獨(dú)增加機(jī)柜；增加2套AF100總線通信單元用于打捆機(jī)和傳動(dòng)通信。

3）3臺(tái)打捆機(jī)的MP90控制單元取消，改為S800 I/O單元遠(yuǎn)程站，更換打捆機(jī)控制柜，控制程序移入7#站點(diǎn)；增加AF100總線通信單元，用于和7#站點(diǎn)通信。

4）活動(dòng)筐直流傳動(dòng)改為交流傳動(dòng)，減少活動(dòng)筐維修量。

5）MP200、MP90控制系統(tǒng)升級(jí)設(shè)備清單（見表 1）。

表1

2.2 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及4#臺(tái)操作終端升級(jí)方案

4#臺(tái)操作終端升級(jí)為操作站形式，加入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，可與納入到800XA監(jiān)控系統(tǒng)改造中一起考慮。

1）采用ABB IndustrialIT System 800xA 5.0版本，將域管理和授權(quán)管理等綜合一套軟件，現(xiàn)場(chǎng)可只保留一臺(tái)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。

2）在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)授權(quán)，作為4#臺(tái)的操作員站。

3）4#臺(tái)操作站應(yīng)用功能組態(tài)：對(duì)7#站點(diǎn)建立新的操作、監(jiān)控畫面（打捆機(jī)作為7#節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程站，設(shè)備狀態(tài)也要建立畫面監(jiān)控）。

4）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及4#臺(tái)操作終端升級(jí)設(shè)備清單（見表 2）。

表2

3 改造后效能分析

改造后控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2 改造后控制系統(tǒng)及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)效果圖

1）MP200、MP90控制系統(tǒng)升級(jí)后，解決系統(tǒng)備件制約生產(chǎn)的問題。

2）在7#站點(diǎn)與打捆機(jī)升系統(tǒng)級(jí)改造中，將打捆機(jī)應(yīng)用程序移植到7#站點(diǎn)，打捆機(jī)系統(tǒng)建立遠(yuǎn)程I/O，減少了硬件投資,節(jié)約了設(shè)備儲(chǔ)備。

3）4#臺(tái)終端升級(jí)為操作站，操作工的操作更靈活方便，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控更直觀，可進(jìn)行適應(yīng)性工藝改造后的監(jiān)控畫面的建立；同時(shí)打捆機(jī)系統(tǒng)作為7#控制站的遠(yuǎn)程I/O，打捆機(jī)操作監(jiān)控畫面可加入新的操作站，使設(shè)備維護(hù)和生產(chǎn)更便捷。

4）監(jiān)控系統(tǒng)System 800xA升級(jí)為5.0版本，減少在線服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)量，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行成本降低，更有利于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與擴(kuò)展。