真空板坯移送機網(wǎng)絡無線改造

盧 海，盛 意，孫學兵

(1.上海西重所重型機械成套有限公司， 上海 201900；2.上海寶山鋼鐵股份有限公司， 上海 201900)

0 前言

寶鋼2050熱軋精整線7套真空板坯移送機從2014年運行至今，因機組高空橫梁的拖鏈內空間擁擠，通訊電纜與伺服電機動力電纜間距近，PROFIBUS-DP通訊電纜的屏蔽層老化異常迅速，而伺服電機動力電纜干擾非常強，導致真空吸盤機組異常停機，過去四年間現(xiàn)場搶修多達數(shù)十次，機組的穩(wěn)定生產有巨大隱患。

1 設備簡介

在寶鋼2050熱軋精整線真空板坯移送機共有7套獨立的設備，3#、4#、5#、6-1#、6-2#每套設備為四組一體形式，1#、2#設備為二組一體形式。該真空板坯移送機功能及工況對比見表1。單套設備中的每組設備均可獨立運行，根據(jù)鋼板的長度進行不同的運行組合，四組一體真空板坯移送機如圖1所示，從a到g是板坯移送的一個工作循環(huán)過程。來料規(guī)格見表2。

表1 真空板坯移送機功能及工況對比表

表2 來料規(guī)格表

圖1 四組一體真空板坯移送機運行圖

2 電氣系統(tǒng)簡介

使用一套BECKHOFF高性能PLC(C6920-0030)做為L1；傳動系統(tǒng)采用高精度的伺服驅動器SEW(MOVIAXIS)；與其它L1和L2通訊為工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊，進行控制與狀態(tài)信號的交換，與IBA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為PROFIBUS-DP接口；每套真空板坯移送機使用一套BECKHOFF PLC(CX1030-0111)做工藝邏輯控制，保證系統(tǒng)的獨立性；每套在設備旁設立現(xiàn)場操作箱，操作箱內PLC子站配置PROFIBUS-DP主通訊模塊，連接機上FESTO閥島，如圖2所示。

圖2 改造前部分網(wǎng)絡圖

3 技術改造

圖2中過拖鏈的PROFIBUS-DP通訊經(jīng)常故障，給設備維護和穩(wěn)定運行帶來很大的困難，經(jīng)過和寶鋼客戶討后，初步論制定了4個改造方案。

3.1 改造方案

(1)將過拖鏈的PROFIBUS-DP改成EtherCAT通訊，采用光纖通訊方式。該方案通訊穩(wěn)定并且通訊速度快，理論速度達到10Mb/s，能完全解決干擾問題；但是FESTO閥島和操作箱子站需要更換元器件型號，改造費用很高；通訊程序需要修改，另外要把四組真空機架上的端子箱加大來安裝光電轉換模塊，原端子箱安裝不下，現(xiàn)場環(huán)境很惡劣，不能裸露安裝光電轉換模塊，所以施工量大，改造周期長，影響生產。

(2)將過拖鏈的PROFIBUS-DP改成EtherCAT或EtherNET--TCP/IP通訊，采用無線通訊方式。該方案的優(yōu)點是能繞開PROFIBUS-DP干擾問題；但缺點是FESTO閥島和操作箱子站需要更換元器件型號，改造費用很高；通訊程序需要修改，改造周期很長，影響生產；現(xiàn)場環(huán)境惡劣，無線易中斷或被干擾，需要設計主站天線安裝位置。

(3)直接對過拖鏈的PROFIBUS-DP采用無線通訊方式。該方案能繞開PROFIBUS-DP干擾問題；無線模塊可以直接安裝于機上接線盒內，安裝方便；改造費用?。桓脑熘芷诙?，不影響生產。不足是現(xiàn)場環(huán)境惡劣，無線可能中斷或被干擾，需要設計天線安裝位置。

(4)直接將過拖鏈的PROFIBUS-DP采用光纖通訊方式。這樣通訊穩(wěn)定,能完全解決通訊干擾;程序不需要修改。但是真空機架上的端子箱需要改大來安裝光電轉換模塊，施工量中等。

通過對幾種方案的討論分析，因為方案3估計3小時內能修改完成一套，施工時間最短，切不涉及布線和安裝，方案4因原布置柔性光纖，熔接光纖比較耗費時間外，另外真空機架上安裝位置十分緊湊，要加大端子箱就必須重新修改部分真空氣管，施工量稍大，估計得2天以上才能改完一套。方案3的無線屏蔽效應可以通過外置天線解決，和閥島的通訊速率下降這個弊端在真空板坯移送機設備實際應用時時可以接受的，所以最終按方案3來實施。

3.2 改造設計

方案3設計需要使用到菲尼克斯的無線接口轉換器RAD-2400-IFS(Trusted Wireless技術)做為PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線電纜替代方案，無線頻率為2.4 GHz(SEW伺服載波頻率為4 kHz)，無線速率用最高250 kbps(非PROFIBUS-DP速率)，PROFIBUS-DP速率保持不變?yōu)?87.5 kbsp，改造后網(wǎng)絡圖如圖3所示。

圖3 改造后部分網(wǎng)絡圖

3.3 方案實施

利用5#機組檢修的半天時間先對5#機組進行施工。分別在現(xiàn)場操作箱和端子盒內將無線接口轉換器安裝好，利用原有的DC24V電源，把箱/盒體上鉆孔將天線外引。

利用菲尼克斯組態(tài)軟件PSI-CONF將5#機組的無線轉換模塊的通道都設置為5，通訊模式設置為Serial data mode(圖4)，在這種模式下，將接口種類設置為RS-485，波特率設置為187500，并對每塊無線轉換模塊設置不同的無線通訊地址(非DP地址)，如圖5所示。

如果是使用BLUETOOTH技術的無線模塊則要修改DP總線參數(shù)進行修改，如圖6所示，看門狗時間為1 000 ms，即通訊延時有可能接近1 000 ms。

圖4 通訊模式

圖5 PSI-CONF組態(tài)

圖6 PROFIBUS-DP總線參數(shù)設置

因本次使用的是Trusted Wireless技術無線速率最高250 kbps速率，大于PROFIBUS-DP設置的通訊速率187.5 kbps，而無線模塊內部轉換時間很短，根據(jù)菲尼克斯客服提供的數(shù)據(jù)轉換時間<10 ms,故先不對PLC內的DP總線參數(shù)做修整。

另外,真空機架上的閥島為自保持形式,測試時在吸住鋼板的情況下,即使和閥島的通訊有偶爾閃斷也不會使鋼板掉落。

4 結論

5#機組改造完成后沒有出現(xiàn)PROFIBUS-DP通訊中斷/干擾的情況，受到客戶較好評價。通過對網(wǎng)絡的無線改造，極大的減少了設備的維護成本，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，而且為將來在設計移動部分的網(wǎng)絡提供多一種選擇，并為進一步研究真空鋼板移送機提供了寶貴經(jīng)驗。

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