馬良 （1981-）

男，現(xiàn)任濟(jì)鋼集團(tuán)自動(dòng)化部助理工程師。

摘要：通過在原電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了MB+網(wǎng)絡(luò)，與原工業(yè)以太網(wǎng)自動(dòng)配水系統(tǒng)并行工作，提高了鑄機(jī)自動(dòng)配水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。通過多個(gè)配水表的設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)各種鋼種的靈活性。

關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；MB+網(wǎng)；iFIX；配水表

Abstract: By designing the MB+ net on the basis of the present electric control system, we improve the
 stability of the auto matching-water system. By designing multiple matching-water table , we promote the flexibility for producing various cast steel.

Key words: Industry Ethernet; MB+ net; iFIX; matching-water table

1  概述

    濟(jì)鋼第一煉鋼廠現(xiàn)有3臺(tái)板坯鑄機(jī)、2臺(tái)方坯鑄機(jī)，其中2＃方坯鑄機(jī)為一機(jī)四流，于2003年12月份投產(chǎn)。該鑄機(jī)采用了大包稱重、結(jié)晶器液面自動(dòng)控制、拉矯振動(dòng)變頻調(diào)速、自動(dòng)定尺、自動(dòng)出坯、自動(dòng)配水等技術(shù)。

    該鑄機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用法國施耐德Quantumn系列PLC作為控制核心，配套Concept2.6編程軟件編制控制程序。上位機(jī)操作軟件由德國GE公司設(shè)計(jì)的iFIX組態(tài)軟件所開發(fā)。本鑄機(jī)PLC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為五個(gè)主機(jī)站:四個(gè)流各為一個(gè)主機(jī)站、公共設(shè)備為一個(gè)主機(jī)站。五個(gè)PLC主機(jī)站、編程上位機(jī)、操作上位機(jī)之間通過以NOE模塊、以太網(wǎng)交換機(jī)組成星型網(wǎng)絡(luò)。配水室各流配水流量、壓力、溫度信號(hào)分別采入各流PLC主站，根據(jù)配水工藝要求通過Concept2.6軟件編制配水控制程序，同時(shí)可通過由iFIX開發(fā)的應(yīng)用軟件由操作人員進(jìn)行監(jiān)視和手動(dòng)修改配水?dāng)?shù)據(jù)。

2 原系統(tǒng)存在問題分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定  

    配水操作是連鑄機(jī)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)有效的傳輸?shù)讲僮魅藛T面前，否則可能會(huì)影響鑄坯質(zhì)量、造成停產(chǎn)，甚至?xí)l(fā)安全事故。自2＃方坯鑄機(jī)投產(chǎn)后，NOE模塊內(nèi)部多次發(fā)生系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致通訊故障影響配水系統(tǒng)的運(yùn)行。故障記錄需要通過IE瀏覽器進(jìn)入NOE模塊，由內(nèi)部文件命令“Clear Crash Log File”予以清除。另外以太網(wǎng)星型網(wǎng)絡(luò)的水晶插頭松動(dòng)和操作上位機(jī)死機(jī)等故障也使配水系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，影響著正常生產(chǎn)！因此提高配水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性成為方坯鑄機(jī)的一個(gè)重要課題。

2.2 配水表單一

    連鑄機(jī)的二冷段是保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、無缺陷鑄坯的重要環(huán)節(jié)，是防止鑄坯出現(xiàn)內(nèi)部裂紋、偏析、中心疏松以及發(fā)生脫方的重要部位。而配水是這一重要環(huán)節(jié)中的重要組成部分。

    二冷水配水參數(shù)計(jì)算公式：

      Q=K×K1×K2×(AiV2 +BiV+Ci)

    式中，V為實(shí)際拉速； Ai、Bi、Ci為配水系數(shù)。

    Ai、Bi、Ci參數(shù)作為一個(gè)重要的參量設(shè)計(jì)于PLC配水程序中，每段根據(jù)不同的鋼種有各自的分配比。它們與拉速、流量反饋信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)控制函數(shù)，控制著儀表設(shè)備按工藝要求對(duì)二冷各段進(jìn)行配水，保證生產(chǎn)出合格的鑄坯。

    原設(shè)計(jì)只針對(duì)普碳鋼設(shè)定了配水系數(shù)，生產(chǎn)其他鋼種時(shí)需要根據(jù)工藝單位提供的配水系數(shù)停機(jī)修改配水程序，調(diào)試儀表設(shè)備，由此造成停機(jī)次數(shù)的增加和系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。隨著市場(chǎng)對(duì)品種需求的多樣化、對(duì)質(zhì)量要求的不斷提高，方坯生產(chǎn)的鋼種多樣化成為必然，頻繁停機(jī)修改配水程序勢(shì)必造成故障的增加和產(chǎn)量的減少，為此特設(shè)計(jì)開發(fā)了可供在線選擇的多種配水程序。

3 解決方案

3.1 開發(fā)MODBUS PLUS網(wǎng)絡(luò)（簡稱MB+網(wǎng)）

    針對(duì)以太網(wǎng)絡(luò)故障問題，一方面加強(qiáng)以太網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)；另一方面為了從根本上提高配水系統(tǒng)的可靠性，保證鑄機(jī)正常生產(chǎn)不受影響，通過研究制定出在原PLC控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)MB+網(wǎng)的方案。其方案的可行性在于：

    （1）施耐德Quantumn系列PLC提供專用的以太網(wǎng)卡NOE771 00/01/10接口模塊，與其他設(shè)備組成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，原以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)即是利用此模塊組成。但是Quantumn系列PLC主機(jī)即CPU模塊自身亦提供一個(gè)MB+網(wǎng)絡(luò)接口，通過CPU模塊背面DIP撥碼開關(guān)可以定義該主機(jī)在MB＋網(wǎng)絡(luò)中的地址。這為設(shè)計(jì)MB+網(wǎng)絡(luò)提供了方便。由此可見PLC系統(tǒng)不需要增加任何設(shè)備即具備了構(gòu)成MB＋網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)條件。MB+網(wǎng)是一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)，它允許計(jì)算機(jī)、PLC和其他數(shù)據(jù)源以對(duì)等方式進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)傳送速度可達(dá)1Mbit/S。一個(gè)MB+網(wǎng)最大通訊距離達(dá)1800米，可支持多達(dá)64個(gè)通訊裝置（節(jié)點(diǎn)）。MB+網(wǎng)的這些特性均滿足我們配水網(wǎng)絡(luò)中對(duì)通訊設(shè)備、通訊距離、通訊速度的要求。

    （2）配水上位機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)。新增加一臺(tái)上位機(jī)及一塊PCI85網(wǎng)卡（MB+網(wǎng)絡(luò)專用）。PCI85網(wǎng)卡安裝后即可由軟件定義所在上位機(jī)的MB+網(wǎng)絡(luò)地址。上位機(jī)監(jiān)控采用的iFIX組態(tài)軟件是基于開放的和組件技術(shù)的產(chǎn)品，它不需要用特別的硬件獲得數(shù)據(jù)。iFIX可以通過一個(gè)稱為I/O驅(qū)動(dòng)器的軟件接口同已存在的I/O設(shè)備直接通訊。在以太網(wǎng)絡(luò)中配制MBE作為iFIX的I/O軟件驅(qū)動(dòng)，在MB+網(wǎng)絡(luò)中配制MMP作為iFIX的I/O軟件驅(qū)動(dòng)。再將原iFIX應(yīng)用軟件的系統(tǒng)配制文件配制為MB+網(wǎng)絡(luò)所對(duì)應(yīng)的各PLC設(shè)備地址。由此利用原配水上位機(jī)應(yīng)用軟件，新上位機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)也變得簡單易行。

    （3）MB＋網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)為專用的雙芯屏蔽雙絞電纜。用它將各節(jié)點(diǎn)鏈?zhǔn)竭B接起來即組成MB+網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)兩端節(jié)點(diǎn)使用AS-MBKT-185終端插頭，中間節(jié)點(diǎn)使用AS-MBKT-085在線插頭，該兩種插頭方便、安全、可靠。通訊電纜和節(jié)點(diǎn)插頭不需多少資金即可購得。

    綜上所述，MB＋網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建無論是在硬件設(shè)備上還是在軟件技術(shù)上，均滿足了條件。

3.2 多配水表在線選擇

    為了克服配水表單一的問題，首先根據(jù)工藝部門提供的各種二冷配水模型，按鋼種類型將全部參數(shù)輸入配水程序，并調(diào)試好。再于上位機(jī)操作畫面設(shè)計(jì)選擇按鈕，生產(chǎn)操作人員即可根據(jù)生產(chǎn)情況選擇合適的配水表。由此方便有效的解決了配水表 單一的問題。

4 結(jié)語

    通過對(duì)2＃方坯自動(dòng)配水網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)，兩套配水網(wǎng)絡(luò)并行工作，互為備用，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，未再發(fā)生因網(wǎng)絡(luò)故障而影響生產(chǎn)的事故。通過增加可供在線選擇的多種配水程序，方便了操作人員的選擇，適應(yīng)了生產(chǎn)的要求，有力的保證了正常生產(chǎn)。

                         圖1   改造后配水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)效果圖