盧 海，盛 意，孫學(xué)兵

(1.上海西重所重型機(jī)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(jī)從2014年運(yùn)行至今，因機(jī)組高空橫梁的拖鏈內(nèi)空間擁擠，通訊電纜與伺服電機(jī)動(dòng)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(jī)動(dòng)力電纜干擾非常強(qiáng)，導(dǎo)致真空吸盤機(jī)組異常停機(jī)，過(guò)去四年間現(xiàn)場(chǎng)搶修多達(dá)數(shù)十次，機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)有巨大隱患。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

在寶鋼2050熱軋精整線真空板坯移送機(jī)共有7套獨(dú)立的設(shè)備，3#、4#、5#、6-1#、6-2#每套設(shè)備為四組一體形式，1#、2#設(shè)備為二組一體形式。該真空板坯移送機(jī)功能及工況對(duì)比見(jiàn)表1。單套設(shè)備中的每組設(shè)備均可獨(dú)立運(yùn)行，根據(jù)鋼板的長(zhǎng)度進(jìn)行不同的運(yùn)行組合，四組一體真空板坯移送機(jī)如圖1所示，從a到g是板坯移送的一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程。來(lái)料規(guī)格見(jiàn)表2。

表1 真空板坯移送機(jī)功能及工況對(duì)比表

表2 來(lái)料規(guī)格表

圖1 四組一體真空板坯移送機(jī)運(yùn)行圖

2 電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

使用一套BECKHOFF高性能PLC(C6920-0030)做為L(zhǎng)1；傳動(dòng)系統(tǒng)采用高精度的伺服驅(qū)動(dòng)器SEW(MOVIAXIS)；與其它L1和L2通訊為工業(yè)以太網(wǎng)TCP/IP通訊，進(jìn)行控制與狀態(tài)信號(hào)的交換，與IBA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為PROFIBUS-DP接口；每套真空板坯移送機(jī)使用一套BECKHOFF PLC(CX1030-0111)做工藝邏輯控制，保證系統(tǒng)的獨(dú)立性；每套在設(shè)備旁設(shè)立現(xiàn)場(chǎng)操作箱，操作箱內(nèi)PLC子站配置PROFIBUS-DP主通訊模塊，連接機(jī)上FESTO閥島，如圖2所示。

圖2 改造前部分網(wǎng)絡(luò)圖

3 技術(shù)改造

圖2中過(guò)拖鏈的PROFIBUS-DP通訊經(jīng)常故障，給設(shè)備維護(hù)和穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)很大的困難，經(jīng)過(guò)和寶鋼客戶討后，初步論制定了4個(gè)改造方案。

3.1 改造方案

(1)將過(guò)拖鏈的PROFIBUS-DP改成EtherCAT通訊，采用光纖通訊方式。該方案通訊穩(wěn)定并且通訊速度快，理論速度達(dá)到10Mb/s，能完全解決干擾問(wèn)題；但是FESTO閥島和操作箱子站需要更換元器件型號(hào)，改造費(fèi)用很高；通訊程序需要修改，另外要把四組真空機(jī)架上的端子箱加大來(lái)安裝光電轉(zhuǎn)換模塊，原端子箱安裝不下，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境很惡劣，不能裸露安裝光電轉(zhuǎn)換模塊，所以施工量大，改造周期長(zhǎng)，影響生產(chǎn)。

(2)將過(guò)拖鏈的PROFIBUS-DP改成EtherCAT或EtherNET--TCP/IP通訊，采用無(wú)線通訊方式。該方案的優(yōu)點(diǎn)是能繞開(kāi)PROFIBUS-DP干擾問(wèn)題；但缺點(diǎn)是FESTO閥島和操作箱子站需要更換元器件型號(hào)，改造費(fèi)用很高；通訊程序需要修改，改造周期很長(zhǎng)，影響生產(chǎn)；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，無(wú)線易中斷或被干擾，需要設(shè)計(jì)主站天線安裝位置。

(3)直接對(duì)過(guò)拖鏈的PROFIBUS-DP采用無(wú)線通訊方式。該方案能繞開(kāi)PROFIBUS-DP干擾問(wèn)題；無(wú)線模塊可以直接安裝于機(jī)上接線盒內(nèi)，安裝方便；改造費(fèi)用?。桓脑熘芷诙?，不影響生產(chǎn)。不足是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，無(wú)線可能中斷或被干擾，需要設(shè)計(jì)天線安裝位置。

(4)直接將過(guò)拖鏈的PROFIBUS-DP采用光纖通訊方式。這樣通訊穩(wěn)定,能完全解決通訊干擾;程序不需要修改。但是真空機(jī)架上的端子箱需要改大來(lái)安裝光電轉(zhuǎn)換模塊，施工量中等。

通過(guò)對(duì)幾種方案的討論分析，因?yàn)榉桨?估計(jì)3小時(shí)內(nèi)能修改完成一套，施工時(shí)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(fèi)時(shí)間外，另外真空機(jī)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(jì)得2天以上才能改完一套。方案3的無(wú)線屏蔽效應(yīng)可以通過(guò)外置天線解決，和閥島的通訊速率下降這個(gè)弊端在真空板坯移送機(jī)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用時(shí)時(shí)可以接受的，所以最終按方案3來(lái)實(shí)施。

3.2 改造設(shè)計(jì)

方案3設(shè)計(jì)需要使用到菲尼克斯的無(wú)線接口轉(zhuǎn)換器RAD-2400-IFS(Trusted Wireless技術(shù))做為PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線電纜替代方案，無(wú)線頻率為2.4 GHz(SEW伺服載波頻率為4 kHz)，無(wú)線速率用最高250 kbps(非PROFIBUS-DP速率)，PROFIBUS-DP速率保持不變?yōu)?87.5 kbsp，改造后網(wǎng)絡(luò)圖如圖3所示。

圖3 改造后部分網(wǎng)絡(luò)圖

3.3 方案實(shí)施

利用5#機(jī)組檢修的半天時(shí)間先對(duì)5#機(jī)組進(jìn)行施工。分別在現(xiàn)場(chǎng)操作箱和端子盒內(nèi)將無(wú)線接口轉(zhuǎn)換器安裝好，利用原有的DC24V電源，把箱/盒體上鉆孔將天線外引。

利用菲尼克斯組態(tài)軟件PSI-CONF將5#機(jī)組的無(wú)線轉(zhuǎn)換模塊的通道都設(shè)置為5，通訊模式設(shè)置為Serial data mode(圖4)，在這種模式下，將接口種類設(shè)置為RS-485，波特率設(shè)置為187500，并對(duì)每塊無(wú)線轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置不同的無(wú)線通訊地址(非DP地址)，如圖5所示。

如果是使用BLUETOOTH技術(shù)的無(wú)線模塊則要修改DP總線參數(shù)進(jìn)行修改，如圖6所示，看門狗時(shí)間為1 000 ms，即通訊延時(shí)有可能接近1 000 ms。

圖4 通訊模式

圖5 PSI-CONF組態(tài)

圖6 PROFIBUS-DP總線參數(shù)設(shè)置

因本次使用的是Trusted Wireless技術(shù)無(wú)線速率最高250 kbps速率，大于PROFIBUS-DP設(shè)置的通訊速率187.5 kbps，而無(wú)線模塊內(nèi)部轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，根據(jù)菲尼克斯客服提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間<10 ms,故先不對(duì)PLC內(nèi)的DP總線參數(shù)做修整。

另外,真空機(jī)架上的閥島為自保持形式,測(cè)試時(shí)在吸住鋼板的情況下,即使和閥島的通訊有偶爾閃斷也不會(huì)使鋼板掉落。

4 結(jié)論

5#機(jī)組改造完成后沒(méi)有出現(xiàn)PROFIBUS-DP通訊中斷/干擾的情況，受到客戶較好評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線改造，極大的減少了設(shè)備的維護(hù)成本，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且為將來(lái)在設(shè)計(jì)移動(dòng)部分的網(wǎng)絡(luò)提供多一種選擇，并為進(jìn)一步研究真空鋼板移送機(jī)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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