真空板坯移送機網絡無線改造

2018-05-11 01:16:28孫學兵

重型機械 2018年2期

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，過去四年間現場搶修多達數十次，機組的穩定生產有巨大隱患。

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過程。來料規格見表2。

表1 真空板坯移送機功能及工況對比表

表2 來料規格表

圖1 四組一體真空板坯移送機運行圖

2 電氣系統簡介

使用一套BECKHOFF高性能PLC(C6920-0030)做為L1；傳動系統采用高精度的伺服驅動器SEW(MOVIAXIS)；與其它L1和L2通訊為工業以太網TCP/IP通訊，進行控制與狀態信號的交換，與IBA數據采集系統為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，保證系統的獨立性；每套在設備旁設立現場操作箱，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 改造前部分網絡圖

3 技術改造

圖2中過拖鏈的PROFIBUS-DP通訊經常故障，給設備維護和穩定運行帶來很大的困難，經過和寶鋼客戶討后，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，現場環境很惡劣，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；現場環境惡劣，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；改造費用小；改造周期短，不影響生產。不足是現場環境惡劣，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速率保持不變為187.5 kbsp，改造后網絡圖如圖3所示。