HPCI控制系統(tǒng)在連退機組的應(yīng)用研究

艾新荇 彭雁 戴宏偉 易錦龍

摘要： 柳鋼防城港鋼鐵基地2030冷軋廠的連退鍍鋅機組使用的自動控制系統(tǒng)是GE公司的C80-HPCi 控制系統(tǒng)，本文主要介紹該系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)和特點，同時重點對系統(tǒng)在連退機組應(yīng)用中遇到的問題（如生命信號丟失故障）進行研究。

關(guān)鍵詞：連退機組;C80-HPCI控制系統(tǒng);生命信號

1、前言

GE的C80-HPCI控制系統(tǒng)，它是一款應(yīng)用于多行業(yè)的高性能控制器，廣泛應(yīng)用于冶金、采礦、電力、起重機、造紙、石油天然氣、軍工、試驗臺和基礎(chǔ)設(shè)施項目廣泛的應(yīng)用，特別是適用于需要同時控制和協(xié)調(diào)多個驅(qū)動設(shè)備的過程。本文對該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及在連退鍍鋅機組的應(yīng)用情況和在調(diào)試和試生產(chǎn)階段發(fā)生的HPC生命信號丟失問題的原因分析和解決方案進行闡述。

2、HPCI控制器硬件結(jié)構(gòu)

我廠應(yīng)用的C80-HPCi控制系統(tǒng)，HPCI控制器（如左圖所示）采用VME框架結(jié)構(gòu)，全部為前端開口，不需后部連線，日常維護方便。控制器的CPU板為GE公司生產(chǎn)的 RXI-042，采用premium core 酷睿i7 2.5GHz處理器，帶所有標準I/O功能的COM express CPU模塊，可拓展4PCI插槽 ，運算速度快，功能強大，自帶5X以太網(wǎng)10/100/1000BASE-T1微型PCI express插槽（適用于GSM/LT多達4個RS232或光耦合422/485端口高性能512 kbyte NVRAMDisplay端口內(nèi)部和外部USB端口（2.0/3.0），用于SSDCFAST插槽的NVRAMSTA接口。

1） PCIbus 總線協(xié)議下有各類標準功能板，可以涵蓋各種現(xiàn)場總線的接口板、輸入輸出板、高速計數(shù)板、編碼器板等，適合不同功能的C80- HPCi控制系統(tǒng)在連退鍍鋅線上的應(yīng)用研究配置需要。

2）HPCi控制器通過 VxWorks5.5 多任務(wù)實時操作系統(tǒng)，允許建立多個任務(wù)環(huán)境進行多個任務(wù)通訊數(shù)據(jù)的交換，同時實時性又意味著能夠快速響應(yīng)外部事件中斷。整條生產(chǎn)線按照區(qū)域和功能使用了六個控制器，分別控制入口段、清洗段、處理段、平整段、出口段和跟蹤系統(tǒng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)連接通訊。每個控制器都下帶有 ET200M 遠程 I/O 模塊，通過 Profibus-DP 總線傳送輸入輸出信號，同時通過Profibus-DP總線與 LV7000 系列傳動裝置進行通訊，退火爐 PLC也通過 Profibus-DP 總線與中間區(qū)域控制器進行數(shù)據(jù)交換（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下），生產(chǎn)線上的大型單體設(shè)備如激光焊機、板型儀、測厚儀、表檢儀和涂油機等則通過工業(yè)以太網(wǎng)與控制器進行數(shù)據(jù)交換。

3）具有高可靠性，采用鋁外殼特殊的熱設(shè)計，根據(jù)環(huán)境要求可無需安裝風(fēng)扇也能高速NV-RAM的散熱。

3、C80-HPCI控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

3.1、 編程軟件結(jié)構(gòu)

1）HPCi 中每個控制器表示一個區(qū)域或某一大型功能的控制，使用一個VME 框架，可以最多使用 4個CPU，每個CPU可以最多有32個Resources，而每個 Resource 可以運行不高于 100個Task，Task 是控制器最小下載單位。

2）每個 Resource 的程序模塊是獨立的，都包含有遠程數(shù)據(jù)輸入/輸出、程序內(nèi)部數(shù)據(jù)輸入/輸出、程序功能實現(xiàn)以及通訊監(jiān)測等功能模塊。根據(jù)變量地址可以快捷查詢來源，便于變量查詢和故障處理。

3）P80i 是用于對 C80-HPCi 控制器配置、編程和監(jiān)控的編程軟件，支持多機同時訪問查看同一程序。

3.2 、l/O 服務(wù)器與 H PC I之間的組態(tài)連接

H M l S ERV ER （I/O服務(wù)器 ）為生產(chǎn)線SCANDA系統(tǒng)的核心，用它來實現(xiàn) A lstom 的 C80-H PC I與 H M I之間的數(shù)據(jù)交換 ，同時要完成對現(xiàn)場的運行設(shè) 備進行監(jiān)視和控制 ，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制 、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。

HPCI控制器與人機界面 HMI （采用intouch10.2版）之間通訊是通過 OPCServer 軟件實現(xiàn)的，控制器程序編譯以后會生成變量列表的.map 文件，使用 OPC Server 將該文件讀入，與 Intouch 的 OPCLink 軟件連接后，才可以將設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)顯示在 HMI 的畫面上，也以將操作的命令傳送回控制器執(zhí)行。

4、HPCI控制器在生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)生的問題與解決方案

4.1、 連退的處理段 HPC 故障現(xiàn)象描述和前期處理方法：

1） HMI 畫面處理段數(shù)據(jù)無變化，懷疑處理段 HPC 死機，查看處理段 HPC 的

IP 地址（192.168.7.103）顯示網(wǎng)絡(luò)可以 PING 通，查看 HMI 服務(wù)器查看服務(wù)器內(nèi)處理段數(shù)據(jù)運行狀態(tài)不變化，無生命信號丟失報警。

2） 查看 OPCLink 連接狀態(tài)發(fā)現(xiàn)處理段 PJ01.CNT1 數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示錯誤，重啟

HMI 服務(wù)器和 OPCLink 后處理段 HMI 數(shù)據(jù)也無法顯示，打開程序無法在線。

3） 打開 IE 瀏覽器在地址欄輸入處理段 HPC IP 地址（192.168.7.103）顯示

連接失敗，連接其他 HPC 都能正常登錄 HPC 網(wǎng)頁。Ping 處理段 HPC IP（192.168.7.103）顯示網(wǎng)絡(luò)還能 ping 通。 臨時措施重啟處理段HPC和HMI 后程序恢復(fù)能正常在線監(jiān)控，網(wǎng)頁登錄處理段 HPC顯示正常。

4.2、連退入口的 HPC 故障現(xiàn)象描述：

1）生命信號丟失。

2） 打開其他程序發(fā)現(xiàn)有些程序能正常在線，打開 IE 瀏覽器登錄入口段 HP）

192.168.7.101）網(wǎng)頁可查看 HPC 狀態(tài);發(fā)現(xiàn) Watch Dog Messages 信息內(nèi)有任務(wù)超時信息，臨時措施重啟入口段 HPC 后正常。

4.3其它的HPC的故障現(xiàn)象在這就不一一闡述了，詳情見下表1。

4.4 HPC出現(xiàn)生命信號丟失故障，會造成機組緊急停車，全線設(shè)備無法動作，緊急停車很容易造成爐內(nèi)帶鋼發(fā)生瓢曲或斷電，對連退、鍍鋅連續(xù)性機組穩(wěn)定運行產(chǎn)生非常嚴重的影響，故保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯得尤為重要。

4.5、優(yōu)化方案

1）針對處理段HPC的故障現(xiàn)象為例，我們在調(diào)試人員指導(dǎo)下，再次核查控制器系統(tǒng)的負載情況、各任務(wù)的數(shù)據(jù)量和診斷信息進行詳細查證和并綜合分析，發(fā)現(xiàn)個別子程序的數(shù)據(jù)量較大，硬件上無報錯信息。

2）、對連退處理段HPC進行程序檢查，重點對T00程序中的子任務(wù)（生命信號、任務(wù)狀態(tài)監(jiān)控等）詳細檢查，在連退的處理段程序 T00[TASK_CONTROL（任務(wù)狀態(tài)監(jiān)視）]程序頁面中的“CTRLMEAS”模塊有問題，這個模塊是用來監(jiān)控 PLC 的，在運行時十分消耗資源，容易造成 HPC 負荷過大而導(dǎo)致死機！故解決方法是將此模塊編號取消，讓這個模塊在程序運行時不執(zhí)行！

3）、針對連退入口段HPC的情況，處理方法：將連退入口程序 ENT1[T09]的 Watch Dog 時間由原來的 120ms 改為2000ms， ENT2[T30]的 Watch Dog 時間由原來的 3000ms 改為 5000ms，然后將連退入口程序編譯并“l(fā)oad restart”。

4）、針對1、2#鍍鋅機組的入口和處理段的 HPC 故障現(xiàn)象。1）經(jīng)程序比較，鍍鋅機組HPC的問題與連退機組一樣，處理方法相同。

5、結(jié)語：

本文在弄清楚C80-HPCI控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)后，從系統(tǒng)硬件、軟件兩方面來排查，最后找出問題在程序設(shè)計上，程序中負責(zé)任務(wù)狀態(tài)的“CTRLMEAS”功能塊有問題，個別子任務(wù)中watdog的時間設(shè)置不合理，會極大占用系統(tǒng)資源從而造成系統(tǒng)死機出現(xiàn)生命信號丟失故障，2019.年6月進行優(yōu)化后至今，控制系統(tǒng)未再次發(fā)生類似故障，有效保證了機組穩(wěn)定運行，。

參考文獻

[1] C80_HPCi控制系統(tǒng)在鍍鋅線上的應(yīng)用研究_《冶金動力》 2009年02期，丁鋼

作者簡介：

艾新荇（1984-），男，湖北隨州，本科，高級工程師，自動化專業(yè)，負責(zé)自動化室工作的全面管理。

彭雁（1986-），男，湖南長沙，本科，工程師，主要分管酸軋機組的設(shè)備管理。

戴宏偉（1986-），男，湖南常德，本科，工程師，自動化專業(yè)，主要負責(zé)連退機組及工業(yè)爐的電氣設(shè)備管理。

易錦龍（1988-），男，廣西博白，本科，助理工程師，主要負責(zé)自動化室低壓班組工作。