用MPL系統升級MTC系統在成型機上的應用*

尹國鵬，薛彩霞(軟控股份有限公司，山東　青島　266042)

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用MPL系統升級MTC系統在成型機上的應用*

尹國鵬，薛彩霞
(軟控股份有限公司，山東青島266042)

摘要：MTC系統的設備經過MLC系統升級，解決了網絡浮動、操作困難，難于修改和維護、備件缺失等一系列問題。運行平穩可靠，掃描周期更短，響應速度更高，平均每條胎生產節約10 s左右，每班提高約10%的產量，使上位機信息化顯示能夠保證設備故障在短時間內得到解決。

關鍵詞：成型機；控制系統；力士樂;驅動器；觸摸屏;上位機

*指導老師：陳曉軍

0　前言

成型環節是輪胎生產過程中最復雜的工序，成型機的配置與操作平臺對輪胎生產的質量和效率有著決定性的作用，先進靈活的控制系統和友好的操作界面是成型機自動化操作的關鍵因素。過于老化／固化的控制系統，一方面難以滿足現代工藝的多變，另一方面對于維護保養要求極高，其中包括需要資深的技術人員、陳舊甚至早已停產的配件，這都給輪胎企業造成很大的負擔。即使經過一般性改造，設備動輒停產半月以上，對于企業非常緊張的生產安排也是非常不利的，這將直接影響到訂單的完成和利潤的實現。因此，用一種新技術代替老版本的控制系統勢在必行。

1　MTC200 硬件配置和工作原理簡述

MTC-CNC系列控制器是博士力士樂公司的產品，研發于1988年，開始最多可以運行16個伺服軸，在當時屬于非常先進的控制系統，后來經過升級到32個伺服軸同步控制，MTC200于1996年完善到CNC/ PLC全程無障礙通訊 ，用于工業生產。其控制核心組件和上位機如圖1所示。

圖1　MTC200 板卡和人機界面BTV30

1.1MTC200硬件組成

MTC由兩塊ISA-BUS 板卡組成，分別是控制動力系統等的MTC-P 板卡和專用與InterBus 掛分散式工作站、閥島等的MTS-P板卡；一塊含有6個處理器和8通道數字驅動PAP板卡(PC-104) 。其主要集成功能如下：

? Interbus-S master module (PC-104)

2048 inputs / 2048 outputs

? Profibus-DP master/slave module (PC-104)

512Bytes input / 512Bytes output

? DeviceNet scanner module (PC-104)

512Bytes input / 512Bytes output

? Serial Interface module (PC-104)

2 x RS-232, 2 x RS-422

通過圖1可以看到，此上位機有非常多的功能按鈕，沒有觸摸功能，導致操作非常不方便；切換動作要經過復雜的按鈕操作，對操作人員要求很高。對于客戶的技術員來說，修改配置畫面或者增加功能基本上不可能實現。

1.2MTC200控制系統簡述

基于MTC的控制系統非常不方便操作，更不利于功能增加，日常維護效率極低，因為絕大多數硬件已經停產，一旦發生壞件，設備只能停產或者用非常高的價錢從特殊渠道購買備件。于是，很多企業紛紛尋求一種在不改變現有電機、電纜等常規件的情況下，升級控制系統到最新版本來解決備件、維護技術、工藝升級可實現等問題的方案。MLC控制系統完全能夠滿足此類替換升級需求。

2　MLC控制系統替換升級方案

2.1整體改造網絡拓撲總覽

控制系統SPS由現在主流的MPL代替，集成了以太網和DP網，其中以太網用來連接自主研發的第三方上位機，實現現場靈活控制，畫面增刪自由，隨時滿足工藝變化和設備監控、部套維護的需求，同時接入交換機，給程序監控和修改提供以太網絡，用自己的筆記本在辦公室就可以修改程序，監控狀態。

分布式IO的網絡換成Profibus，原來的inter bus網絡不穩定，增刪站點非常難實現，甚至有掉站（IO浮動）導致輸出混亂的危險。 參見圖2。

圖2　升級結構拓撲圖

2.2升級方案執行之替換MLC40

改造的第一步當然是要替換cpu，重新布局現場的輸入和輸出。MLC40在結構功能設計和使用中體現出很大的優越性，它基于模塊化的控制平臺緊湊型設計，利用嵌入式PC技術，尤其是AMD Geode 500 MHz，64 MB 存儲空間，并且無需電池，斷電保持功能，沒有風扇、硬盤等易損件，同時板載有8輸入和8輸出小于500 us的高速IO，固化只有03V或者04V兩個版本的 firaware，參見圖3。

圖3　組態IO

在IndraWorksEngineering軟件中的控制器件庫里找到MLC40后插入，設置IP地址，執行Firmware下載刷新后，注意要重啟一次MLC。通訊成功后，組態分布式IO，這一步非常關鍵，它用于完成現場工作站點組態，因為這是改造項目，必須完全或者照顧大部分已經存在的站點分配，才能節約后面查點和接線的工作量。

2.3升級方案執行之升級驅動IndraDrive

HCS02 系列驅動器與MLC系列完美配合，是當前主流控制驅動器，集成功率部分和控制部分兩個大模塊，包括RS232接口、編碼器仿真、快速數字量輸入輸出、24 V電源轉換等輔助輸入輸出接口。其控制部分基于Sercos網絡通訊，眾多驅動器與MLC形成閉環，實現伺服高速響應和精準定位。在IndraWorks中新建實軸，配置好參數信息，設定地址，根據向導完成添加。

添加完成所有的伺服軸之后，更改驅動參數，根據實際應用懸在旋轉或者直線，設定模數、增益等控制參數，據左側設置向導完成配置。和其他控制系統一樣，基于Profibus 的IO網絡需要伺服驅動良好接地，否則在后面運行時候會出現很多奇怪的問題，比如IO站點丟失，伺服定位不準確，不動作等互相干擾的情況。

2.4升級方案執行之升級觸摸屏

由以太網傳輸至MLC40 的信息畫面，可以選擇第三方工控機，也可以選擇力士樂控制系統本身的工控觸摸屏IndraContol。其中第三方包括自主研發的Delphi 畫面、VB畫面、或者西門子Wincc系列甚至AB的SE系列上位機軟件都可以用來通訊，并且更改隨意，對日后現場維護甚至修改工藝增加動作都沒有太高的技術要求。

新的上位機畫面（圖4）包括整個設備伺服軸、關鍵部套的參數和運行數據，對于整個設備工步的動作提示、停止原因和處理辦法都有顯示，而整機控制上，通過配方和參數的立體化，對滾壓、成型等關鍵動作參數修改更加細膩可視，從而保證了輪胎成型的質量和效率。根據客戶的要求可以對班產統計、權限管理、進行在線權限分配，使設備管理規范化。通過上位機的改造，直接把很多年前的設備與當前先進的理念連接起來，降低了操作難度、維護難度。

圖4　改造后的上位機主畫面

3　結束語

MTC系統的設備經過MLC系統升級，解決了網絡浮動、操作困難，難于修改和維護、備件缺失等一系列問題。綜上所述，MLC系統具有如下優點：

（1）穩定性好。因脫離工控機，MLC自己有獨立的系統，不會受到工控機上病毒或者其操作系統不穩定而受到影響。CPU主導Sercos、Profibus、Ethernet網絡，不會受到下控網絡干擾。不需要電池等易損附件，程序可以穩定、安全運行。

（2）經濟性高。在設備改造過程中，除了沒有配件的過老的上位機、幾乎絕跡的ISA板需要替換外，保留了電機、電纜、甚至部分驅動器，節約了大量成本。

（3）可升級性。MLC是一個相對開放的控制系統，其程序界面和AB、Siemens等軟件相當，可以運行在XP系統中，承接了很大一部分的基于Windows操作習慣，在后期的維護中，保留下的老的DKC驅動器還可以用于新的IndraDrive系列電機、驅動代替，只需要簡單配置參數即可，升級簡單快速，解決了后續備件的困擾。

實踐證明，本改造方案執行完成投入生產后，運行平穩可靠，掃描周期更短，響應速度更高，平均每條胎生產節約 10 s左右，每班提高約 10%的產量，最關鍵是上位機信息化顯示能夠保證設備故障在短時間內得到解決，得到使用單位的一致好評。

Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine

（R-01）

Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine

Yin Guopeng，Xue Caixia
( MESNAC Co.,LTD.,Qingdao 266042, Shandong, China)

Key words:building machine; control system; rexroth drive; touch screen; upper computer

Abstract:the equipment of the MTC system upgrade by MLC system, solved the network f oating, diff cult operation, diff cult to modify and lack of maintenance, spare parts and a series of problems.After upgrading the operation more smoothly and reliable, scan cycle shorter, response speed higher,each tire production save about 10 s, per shift increase about 10% of production.

中圖分類號：TQ330.493

文章編號：1009-797X(2016)13-0059-03

文獻標識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.13.012

作者簡介：尹國鵬，男（1984-）2007年7月畢業于山東大學控制科學與工程學院，中級工程師，現在軟控股份有限公司任職工程胎控制技術主管。

收稿日期：2015-10-30