燒結(jié)控制系統(tǒng)升級(jí)的探索與研究

李 翔 韋永生 韋柳嬋

（柳州鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠，廣西 柳州 545002）

1 柳鋼燒結(jié)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

目前在用的CPU型號(hào)為施耐德Modicon Quantum 140CPU53414B，編程軟件為Concept軟件（XL版本，V2.6軟件包）。

PLC的編程軟件Concept為全英文界面，對(duì)初學(xué)者難于理解，要花大量的精力和時(shí)間去學(xué)習(xí)軟件，且?guī)椭募牟檎曳绞揭惨?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累才能快速找到具體幫助內(nèi)容。我們燒結(jié)控制系統(tǒng)的程序均采用984LL語(yǔ)言編寫，在Concept中每次只能打開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的程序段，加上配料程序編寫得較為復(fù)雜，多次使用程序跳轉(zhuǎn)功能，比較對(duì)照程序前后的邏輯關(guān)系相當(dāng)困難，需要花較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)回翻頁(yè)，維護(hù)起來(lái)極為不便。另外，Concept軟件編寫DFB功能塊采用的是單獨(dú)的一個(gè)工具包，不能與Concept同時(shí)運(yùn)行，對(duì)設(shè)備的調(diào)試和故障查詢都很不方便。

Concept軟件的計(jì)算機(jī)安裝環(huán)境只能安裝在32位系統(tǒng)且最高的操作系統(tǒng)僅能支持到Windows XP，基于各種原因，施耐德公司已經(jīng)停止該軟件的升級(jí)服務(wù)工作。現(xiàn)在大多數(shù)工程師站都是預(yù)裝Windows 10系統(tǒng)，該軟件已經(jīng)無(wú)法正常使用。

Modicon Quantum 140CPU53414B控制器只有2972KB的RAM，不支持內(nèi)存卡擴(kuò)展，我們燒結(jié)控制系統(tǒng)共帶27個(gè)遠(yuǎn)程站，控制點(diǎn)數(shù)多，控制規(guī)模大，并且通訊較多，CPU的工作負(fù)荷較大。有時(shí)當(dāng)Concept在上位機(jī)連接CPU出現(xiàn)NOT EQUAL的狀態(tài)，需從CPU上裝程序時(shí)，耗時(shí)都在半個(gè)小時(shí)以上，還經(jīng)常出現(xiàn)上裝錯(cuò)誤現(xiàn)象，必須拿筆記本到現(xiàn)場(chǎng)直連CPU進(jìn)行上裝程序，這對(duì)生產(chǎn)緊急搶修情況下造成很大困擾。另外上位組態(tài)軟件Intouch也經(jīng)常性出現(xiàn)畫面卡死現(xiàn)象，需重新拔插NOE通訊模塊后正常。這些基本上都可以判斷為CPU的負(fù)荷大及通訊瓶頸。

這些問(wèn)題不僅對(duì)日常的生產(chǎn)及維護(hù)帶來(lái)不便，也是生產(chǎn)的隱患，同時(shí)難以滿足更高的“兩化融合”要求和眾多提高自動(dòng)化程度技改項(xiàng)目需求。

2 改造方案的確定和實(shí)施

2.1 硬件升級(jí)改造

柳鋼一燒自2007年投產(chǎn)以來(lái)。一直使用施耐德Modicon Quantum

140CPU53414B控制器，IO采用S908架構(gòu)，系統(tǒng)共帶有27個(gè)遠(yuǎn)程站。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，各種粉塵多，對(duì)CPU等電子元器件內(nèi)部電路板極易造成腐蝕，從而導(dǎo)致控制器故障，加之系統(tǒng)經(jīng)過(guò)10多年的運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)造成影響的潛在的風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大。隨著施耐德升級(jí)產(chǎn)品的發(fā)布，原有的型號(hào)CPU價(jià)格也逐年上升，從系統(tǒng)的性能和成本的綜合評(píng)估后，決定對(duì)原有的CPU進(jìn)行升級(jí)換代。將Modicon Quantum 140CPU53414B控制器升級(jí)為Modicon Quantum 140CPU65160控制器，IO則保持原有的架構(gòu)不變，這樣可以最低程度減少對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改動(dòng)。140CPU65160能夠直接插在現(xiàn)有的Quantum機(jī)架上，無(wú)需其他附件，能夠兼容現(xiàn)有的IO及通訊模塊。

CPU升級(jí)的同時(shí)，根據(jù)施耐德技術(shù)人員的建議，將以太網(wǎng)模塊的固件版本也同時(shí)進(jìn)行升級(jí)到最新的版本，最新的以太網(wǎng)模塊的固件增加了連接數(shù)，提高了通訊處理性能。

2.2 軟件升級(jí)改造

新的140CPU65160采用的編程軟件為Unity Pro,它采用全中文的界面，使用起來(lái)更為方便高效。

原來(lái)CPU的Concept程序可以無(wú)縫地轉(zhuǎn)換為新CPU的Unity Pro程序。步驟也比較簡(jiǎn)單：通過(guò)Concept的Concept Converter軟件將原來(lái)Concept的程序項(xiàng)目導(dǎo)出為ASC格式文件。然后通過(guò)Unity Pro軟件打開(kāi)文件類型選擇Concept項(xiàng)目（*.ASC），打開(kāi)導(dǎo)出的ASC文件，Unity Concept轉(zhuǎn)換器將程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換成新的Unity Pro程序，包括配置和控制邏輯都自動(dòng)轉(zhuǎn)換完成。

由于CPU進(jìn)行了升級(jí)，轉(zhuǎn)換完成后需在Unity Pro中將硬件配置修改，主要是將CPU替換為140CPU65160和電源模塊替換。由于140CPU65160占用主站底板兩個(gè)插槽，之前配置沒(méi)將插槽插滿，騰出兩個(gè)空槽給新CPU。轉(zhuǎn)換后電源模塊變成CPS114X0，編譯的時(shí)候會(huì)報(bào)電源容量不足的警告，要將電源模塊換成CPS11420和現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)應(yīng)上。

3 CPU升級(jí)前后的比較

升級(jí)Modicon Quantum 140CPU65160控制器后，在同一個(gè)工程師站連接速度比之前明顯變快，上裝程序時(shí)間由原來(lái)的半個(gè)小時(shí)縮短至7分鐘，大大提高了故障處理的時(shí)效性，升級(jí)后將程序修改為IEC語(yǔ)言，同樣的程序節(jié)省了10%的內(nèi)存空間，由Concept的27%下降至Unity狀態(tài)下的17%，同時(shí)又為CPU增加了TSX MRP C 007存儲(chǔ)卡擴(kuò)展，進(jìn)一步加大了可使用的內(nèi)存空間，為后期技改打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

新Unity Pro軟件為中文版本，有很多新的功能，如支持變量名的導(dǎo)入導(dǎo)出，能在Excel表格上編輯，能節(jié)省新工程的程序編寫時(shí)間。同時(shí)Unity Pro支持視圖模式切換，能更快解讀程序，減短故障處理時(shí)間。又比如Unity Pro整合了Concept中多個(gè)軟件工具包的功能為一個(gè)軟件，在Unity Pro中編寫DFB塊和監(jiān)控其狀態(tài)都更方便，不用在多個(gè)軟件中來(lái)回切換，而且其細(xì)調(diào)功能，能在線查看DFB的狀態(tài)，方便開(kāi)發(fā)人員調(diào)試和故障查詢。對(duì)后期接手的技術(shù)人員比較友好，能很快上手，大大節(jié)約了學(xué)習(xí)成本，可以花更多時(shí)間在思考程序邏輯上，而不是軟件使用上，提高工作效率。

4 升級(jí)改造后的效果

對(duì)單一專用設(shè)備PLC軟硬件系統(tǒng)的升級(jí)更新后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試后運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，充分發(fā)揮了Modicon Quantum PLC 電氣控制性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)故障發(fā)生率有效降低。已經(jīng)開(kāi)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行半年，修改的邏輯關(guān)系沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，保留原程序的邏輯控制功能，同時(shí)編寫的PID塊能跟蹤下料量，滿足配料的自動(dòng)下料功能，實(shí)現(xiàn)程序無(wú)縫升級(jí)。上位機(jī)Intouch實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面也沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)卡頓現(xiàn)象，能更穩(wěn)定的監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)。

此次升級(jí)后較大提高了控制系統(tǒng)的性能，可靠性及穩(wěn)定性，為今后燒結(jié)生產(chǎn)線專家系統(tǒng)上線創(chuàng)造條件，為滿足日后更高的“制造2025”要求打下基礎(chǔ)。