車間電氣系統升級改造

李曉明

（山東省萊蕪市萊鋼運輸部，山東 萊蕪 271104）

車間原電氣控制系統以及傳動控制系統于90年代中期從瑞典ABB公司引進。控制系統使用ABB PLC，共有13個控制站點。控制系統最初使用系統版本：主控站為 MP200，打捆機為 MP90。隨著產能的增加老系統MP200運行負載升高，經常出現故障，兩年后針對部分問題較多的站點升級成AC450，并對部分站點進行合并，改為11個控制站點，目前控制系統的網絡圖如圖1所示。

圖1 車間控制系統與監控網絡圖

1 目前存在問題

1.1 MP200、MP90控制系統備件無法采購

目前控制系統中4#、7#站為MP200控制系統，3套打捆機為MP90控制系統。MP200控制系統與MP90控制系統之間，MP200控制系統與傳動系統之間的通信采用Mster Feild Bus通信協議。ABB MP200控制系統為ABB上世紀80年代產品，MP90系統則更為早期產品。現在MP200、MP90及其Mster Feild Bus通信產品均被ABB淘汰，ABB只是在賣設備庫存，現在庫存也已經買完，備件已經采購不到。如果控制設備出現故障將導致停產。

1.2 4#臺操作終端局限，無法進行功能改造

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

1）操作工只能進行簡單操作參數的設定，無法像操作站那樣直觀的監控設備運行狀況。

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

3）與控制系統的通信采用專用通信板MV320也淘汰停產。

1.3 監控網絡復雜、無法實現網絡擴展，運行成本高

采用ABBIndustrialITSystem 800xA （簡稱800xA）系統，是ABB 2000年開始研制的綜合過程自動化系統產品，版本為3.0。由于其版本較早，監控系統網絡構建上極為復雜而且不穩定。監控系統在線采用3臺服務器（1臺為域管理服務器，2臺為數據服務器），1臺工程師站、3臺操作站。服務器之間、服務器與操作站之間采用域管理、數據同步、以及使用授權等管理方式，在使用中發現這種監控軟件運行不穩定：

1）長期使用后兩臺數據服務器不能同步，進入不了域管理，造成數據服務器之間沖突。

2）非正常停機再起動，操作站進入不了域管理，監控系統無法起動。

3）設備維護和故障處理過程較長，操作站重新登錄域的過程一般為30min，服務器處理時間更長，不利于生產進行。

4）操作站重新起動后，有時會找不到使用授權。

5）在線3臺服務器同時運行，設備運行和備件成本較高。

2 改造方案

2.1 MP200、MP90控制系統升級方案

MasterPiece200/1的升級產品為Advant Controller 450。為保持現場控制系統的一致性，4#、7#站點的MP200系統仍升級為AC450；由于AC450控制系統具有可連接S800遠程I/O的功能，3臺打捆機的MP90系統可取消改為S800 I/O遠程站，原有3臺打捆機的控制程序移入7#控制站點。

1）4#站點控制單元有MP200升級為AC450，原有S100 I/O單元保留；可利用現有1#站點控制器機架增加1套新的控制器單元（包括CPU和MB300通信單元），不再單獨增加機柜。

2）7#站點控制單元有MP200升級為AC450，原有S100 I/O單元保留；可利用現有5#站點控制器機架增加1套新的控制器單元（包括CPU和MB300通信單元），不再單獨增加機柜；增加2套AF100總線通信單元用于打捆機和傳動通信。

3）3臺打捆機的MP90控制單元取消，改為S800 I/O單元遠程站，更換打捆機控制柜，控制程序移入7#站點；增加AF100總線通信單元，用于和7#站點通信。

4）活動筐直流傳動改為交流傳動，減少活動筐維修量。

5）MP200、MP90控制系統升級設備清單（見表 1）。

表1

2.2 監控網絡及4#臺操作終端升級方案

4#臺操作終端升級為操作站形式，加入到現有的網絡中，可與納入到800XA監控系統改造中一起考慮。

1）采用ABB IndustrialIT System 800xA 5.0版本，將域管理和授權管理等綜合一套軟件，現場可只保留一臺服務器，網絡結構簡化。

2）在監控網絡中增加一個用戶節點授權，作為4#臺的操作員站。

3）4#臺操作站應用功能組態：對7#站點建立新的操作、監控畫面（打捆機作為7#節點的遠程站，設備狀態也要建立畫面監控）。

4）監控網絡及4#臺操作終端升級設備清單（見表 2）。

表2

3 改造后效能分析

改造后控制系統及監控系統網絡如圖2所示。

圖2 改造后控制系統及監控網絡效果圖

1）MP200、MP90控制系統升級后，解決系統備件制約生產的問題。

2）在7#站點與打捆機升系統級改造中，將打捆機應用程序移植到7#站點，打捆機系統建立遠程I/O，減少了硬件投資,節約了設備儲備。

3）4#臺終端升級為操作站，操作工的操作更靈活方便，設備狀態監控更直觀，可進行適應性工藝改造后的監控畫面的建立；同時打捆機系統作為7#控制站的遠程I/O，打捆機操作監控畫面可加入新的操作站，使設備維護和生產更便捷。

4）監控系統System 800xA升級為5.0版本，減少在線服務器的運行數量，簡化了網絡構成，系統運行更穩定，設備運行成本降低，更有利于監控網絡的維護與擴展。