燒結控制系統升級的探索與研究

李 翔 韋永生 韋柳嬋

（柳州鋼鐵股份有限公司燒結廠，廣西 柳州 545002）

1 柳鋼燒結控制系統的現狀分析

目前在用的CPU型號為施耐德Modicon Quantum 140CPU53414B，編程軟件為Concept軟件（XL版本，V2.6軟件包）。

PLC的編程軟件Concept為全英文界面，對初學者難于理解，要花大量的精力和時間去學習軟件，且幫助文件的查找方式也要經過長時間的積累才能快速找到具體幫助內容。我們燒結控制系統的程序均采用984LL語言編寫，在Concept中每次只能打開一個網絡的程序段，加上配料程序編寫得較為復雜，多次使用程序跳轉功能，比較對照程序前后的邏輯關系相當困難，需要花較長時間來回翻頁，維護起來極為不便。另外，Concept軟件編寫DFB功能塊采用的是單獨的一個工具包，不能與Concept同時運行，對設備的調試和故障查詢都很不方便。

Concept軟件的計算機安裝環境只能安裝在32位系統且最高的操作系統僅能支持到Windows XP，基于各種原因，施耐德公司已經停止該軟件的升級服務工作。現在大多數工程師站都是預裝Windows 10系統，該軟件已經無法正常使用。

Modicon Quantum 140CPU53414B控制器只有2972KB的RAM，不支持內存卡擴展，我們燒結控制系統共帶27個遠程站，控制點數多，控制規模大，并且通訊較多，CPU的工作負荷較大。有時當Concept在上位機連接CPU出現NOT EQUAL的狀態，需從CPU上裝程序時，耗時都在半個小時以上，還經常出現上裝錯誤現象，必須拿筆記本到現場直連CPU進行上裝程序，這對生產緊急搶修情況下造成很大困擾。另外上位組態軟件Intouch也經常性出現畫面卡死現象，需重新拔插NOE通訊模塊后正常。這些基本上都可以判斷為CPU的負荷大及通訊瓶頸。

這些問題不僅對日常的生產及維護帶來不便，也是生產的隱患，同時難以滿足更高的“兩化融合”要求和眾多提高自動化程度技改項目需求。

2 改造方案的確定和實施

2.1 硬件升級改造

柳鋼一燒自2007年投產以來。一直使用施耐德Modicon Quantum

140CPU53414B控制器，IO采用S908架構，系統共帶有27個遠程站。由于現場環境惡劣，各種粉塵多，對CPU等電子元器件內部電路板極易造成腐蝕，從而導致控制器故障，加之系統經過10多年的運行，對生產造成影響的潛在的風險越來越大。隨著施耐德升級產品的發布，原有的型號CPU價格也逐年上升，從系統的性能和成本的綜合評估后，決定對原有的CPU進行升級換代。將Modicon Quantum 140CPU53414B控制器升級為Modicon Quantum 140CPU65160控制器，IO則保持原有的架構不變，這樣可以最低程度減少對現有系統的改動。140CPU65160能夠直接插在現有的Quantum機架上，無需其他附件，能夠兼容現有的IO及通訊模塊。

CPU升級的同時，根據施耐德技術人員的建議，將以太網模塊的固件版本也同時進行升級到最新的版本，最新的以太網模塊的固件增加了連接數，提高了通訊處理性能。

2.2 軟件升級改造

新的140CPU65160采用的編程軟件為Unity Pro,它采用全中文的界面，使用起來更為方便高效。

原來CPU的Concept程序可以無縫地轉換為新CPU的Unity Pro程序。步驟也比較簡單：通過Concept的Concept Converter軟件將原來Concept的程序項目導出為ASC格式文件。然后通過Unity Pro軟件打開文件類型選擇Concept項目（*.ASC），打開導出的ASC文件，Unity Concept轉換器將程序自動轉換成新的Unity Pro程序，包括配置和控制邏輯都自動轉換完成。

由于CPU進行了升級，轉換完成后需在Unity Pro中將硬件配置修改，主要是將CPU替換為140CPU65160和電源模塊替換。由于140CPU65160占用主站底板兩個插槽，之前配置沒將插槽插滿，騰出兩個空槽給新CPU。轉換后電源模塊變成CPS114X0，編譯的時候會報電源容量不足的警告，要將電源模塊換成CPS11420和現場的對應上。

3 CPU升級前后的比較

升級Modicon Quantum 140CPU65160控制器后，在同一個工程師站連接速度比之前明顯變快，上裝程序時間由原來的半個小時縮短至7分鐘，大大提高了故障處理的時效性，升級后將程序修改為IEC語言，同樣的程序節省了10%的內存空間，由Concept的27%下降至Unity狀態下的17%，同時又為CPU增加了TSX MRP C 007存儲卡擴展，進一步加大了可使用的內存空間，為后期技改打下堅實基礎。

新Unity Pro軟件為中文版本，有很多新的功能，如支持變量名的導入導出，能在Excel表格上編輯，能節省新工程的程序編寫時間。同時Unity Pro支持視圖模式切換，能更快解讀程序，減短故障處理時間。又比如Unity Pro整合了Concept中多個軟件工具包的功能為一個軟件，在Unity Pro中編寫DFB塊和監控其狀態都更方便，不用在多個軟件中來回切換，而且其細調功能，能在線查看DFB的狀態，方便開發人員調試和故障查詢。對后期接手的技術人員比較友好，能很快上手，大大節約了學習成本，可以花更多時間在思考程序邏輯上，而不是軟件使用上，提高工作效率。

4 升級改造后的效果

對單一專用設備PLC軟硬件系統的升級更新后，經過現場安裝調試后運行情況良好，達到了預期目標，充分發揮了Modicon Quantum PLC 電氣控制性能穩定可靠，維護方便的優點，同時故障發生率有效降低。已經開機穩定運行半年，修改的邏輯關系沒有出現問題，保留原程序的邏輯控制功能，同時編寫的PID塊能跟蹤下料量，滿足配料的自動下料功能，實現程序無縫升級。上位機Intouch實時監控畫面也沒有出現數據卡頓現象，能更穩定的監控生產狀態。

此次升級后較大提高了控制系統的性能，可靠性及穩定性，為今后燒結生產線專家系統上線創造條件，為滿足日后更高的“制造2025”要求打下基礎。