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1、羅克韋爾自動(dòng)化產(chǎn)品在華菱衡陽鋼管廠石油管生產(chǎn)線上的全面應(yīng)用姚藝(湖南省冶金科技工貿(mào)公司,410007)摘要:本文闡述了石油管生產(chǎn)線的控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹了羅克韋爾自動(dòng)化的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用。  關(guān)鍵詞:羅克韋爾自動(dòng)化 PLC LOGIX COTROLNET DEVICENET  一、概述  華菱衡陽鋼管廠石油管生產(chǎn)線是華菱衡陽鋼管廠為適應(yīng)市場(chǎng)需求新投資建設(shè)的一條生產(chǎn)線。生產(chǎn)線主要由加厚修磨線、熱處理線以及水處理等組成。 該生產(chǎn)廣泛地應(yīng)用了羅克韋爾自動(dòng)化A-B品牌的產(chǎn)品和技術(shù),包括1397DC Dri

2、ve直流傳動(dòng)、1336 Plus II交流傳動(dòng)、ControlLogix系統(tǒng)、ProcessLogix系統(tǒng)、ControlNet、DeviceNet、EtherNet 。此項(xiàng)目為羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)策略一次較為全面、典型的應(yīng)用。  二、設(shè)備  加厚修磨包括運(yùn)輸輥道、液壓站、加厚機(jī)以及修磨等組成,使用ControlLogix與Flex I/O共有9個(gè)站點(diǎn)、1臺(tái)1397 DC Drive直流傳動(dòng)和3 臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。  熱處理包括運(yùn)輸輥道、液壓站、回火爐、淬火爐、高壓水除磷、

3、水泵站、矯直機(jī)、探傷、DCS系統(tǒng),使用ControlLogix與Flex I/O共有22個(gè)站點(diǎn)、DCS采集系統(tǒng)、2臺(tái)1397 DC Drive直流傳動(dòng)和36臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。  ControlLogix系統(tǒng),采用Logix5550處理器,是32位的總線控制器,其控制能力可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量,不僅能組態(tài)本地框架的輸入模塊,還能組態(tài)控制網(wǎng)上其他遠(yuǎn)程ControlNet的輸入輸出模塊,支持熱插拔。水處理采用的FlexLogix系統(tǒng),其使用與ControlLogix系統(tǒng)同樣的組態(tài)編程軟件,支持Cont

4、rolNet、DeviceNet、EtherNet網(wǎng)絡(luò)。  ProcessLogix系統(tǒng)包括一個(gè)工程師站,兩個(gè)操作人員工作站;ProcessLogix系統(tǒng)使用一天服務(wù)器和兩個(gè)操作人員工作站,用來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控。  三、軟件工程師站使用RSLogix5000、RSLinx、RSNetWorx for ControlNet、RSNetWorx for DeviceNet,操作人員工作站使用上位監(jiān)控軟件RSView32與RSLinx。ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器安裝設(shè)置:Windows NT4 for Engling SP6、R

5、SLinx、ProcessLogix R320.0;操作員站安裝設(shè)置:Windows NT4 for SP6、ProcessLogix R320.0。 四、網(wǎng)絡(luò)隨著自動(dòng)化控制設(shè)備、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)一級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用設(shè)備總線、分 布式控制、集中信息管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)極大的降低了工程投資,有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的開發(fā)性、可維護(hù)性,縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)的周期,從而獲得了廣泛的應(yīng)用。 羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix 可編程控制器、ControlNet、DeviceNet 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是順應(yīng)這種發(fā)展方向開發(fā)的產(chǎn)品。用通訊網(wǎng)絡(luò)代替以往的硬電纜連接,在國內(nèi)很多時(shí)候被認(rèn)為不好維

6、護(hù)的方式。因?yàn)橐坏┌l(fā)生故障,常規(guī)工人會(huì)不知如何下手,而要求電氣維護(hù)人員具備的不僅是常規(guī)電氣知識(shí),還必須具有自動(dòng)化知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。 但網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是無可比擬的,系統(tǒng)越大越體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì):1. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,減少設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)出錯(cuò)的可能性;2. 減少現(xiàn)場(chǎng)控制柜之間的控制電纜數(shù)量,使施工變得簡(jiǎn)單;3. 減少了柜間控制電纜的校對(duì)工作,使調(diào)試過程大大縮短;4. 維護(hù)極為方便。正因?yàn)槿绱耍詼p少了投資的三個(gè)要素:勞動(dòng)成本(減少50%),材料成本(減少15%),時(shí)間成本(減少50%)。從而節(jié)省了成本,獲得高效益:設(shè)計(jì)(減少20%)硬件(減少15%)軟件(減少20%)驗(yàn)收(減少50%)維護(hù) (減少50%)。De

7、viceNet連接1397 DC Drive直流傳動(dòng)和1336 Plus II交流變頻器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,其傳輸速率為125500Kbps,傳輸最大距離500m,每段節(jié)點(diǎn)數(shù)為64,允許在線熱插拔。DeviceNet支持主 從、多主和對(duì)等通訊,用戶應(yīng)用程序和PC數(shù)據(jù)可以通過DeviceNet實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效控制,并且網(wǎng)絡(luò)具有24VDC電源,以此可以省去連接每一臺(tái)設(shè)備的 獨(dú)立供電電源。DeviceNet使用RSNetWorx for DeviceNet軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理和組態(tài)。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)性強(qiáng),通訊簡(jiǎn)單,即插即用,是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò),用以實(shí)現(xiàn)低 成本,高性能的網(wǎng)絡(luò)互連。Co

8、ntrolNet連接主控設(shè)備ControlLogix或ProcessLogix,F(xiàn)lex I/O以及工程師站和操作人員工作站等。ControlNet是一個(gè)開放的高速的確定網(wǎng)絡(luò),它用于傳輸對(duì)時(shí)間有苛刻要求的信息,通訊速度為5Mbps,提 供實(shí)時(shí)的對(duì)等的通訊服務(wù)。ControlNet融合了現(xiàn)有遠(yuǎn)程I/O和DH+網(wǎng)的性能,對(duì)于離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用均具有確定性和可重復(fù)性功能,用戶可自 設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換時(shí)間達(dá)毫秒級(jí),從而大大改善了網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時(shí)性和快速性,采用生產(chǎn)者/客戶方式,將傳動(dòng)網(wǎng)絡(luò)針對(duì)不同站點(diǎn)需要多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點(diǎn)共享, 減少網(wǎng)絡(luò)發(fā)送次數(shù),從而使網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)高效。ControlNet網(wǎng)絡(luò)中的I/O

9、,無論CPU框架還是遠(yuǎn)程擴(kuò)展框架均通過通訊模塊掛在ControlNet網(wǎng)上,然后由軟件管理其歸屬,從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和走線十分靈活。EtherNet 在此用來連接ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器與操作員站。EtherNet 作為信息層網(wǎng)絡(luò),同樣可以實(shí)現(xiàn)與ControlNet互連,用戶通過工廠EtherNet網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),真正地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管控、信息一體化。羅克韋爾自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)上看,一個(gè)典型的控制系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成,即信息層、控制層和設(shè)備層。但各 層之間可靈活運(yùn)用:在設(shè)備層的DeviceNet除連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備外同時(shí)還可以是I/O,同樣在ControlNet同時(shí)也可以是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,ControlN

10、et網(wǎng)也可以用EtherNet來實(shí)現(xiàn)。5、 調(diào)試、問題和解決由于此系統(tǒng)站點(diǎn)數(shù)以及I/O量較大,我們采用分段的方法,將整個(gè)系統(tǒng)按工藝區(qū)分兩部分調(diào)試。每工藝區(qū)有由中控室往外站點(diǎn)逐一連通,分站點(diǎn)調(diào)試。ProcessLogix部分先調(diào)試服務(wù)器,然后調(diào)試工作站,ControlNet調(diào)試完成后調(diào)試DeviceNet。調(diào)試過程中問題是難免的,主要有ControlLogix、網(wǎng)絡(luò)以及ProcessLogix方面的問題。ControlLogix及網(wǎng)絡(luò)方面表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1.連接數(shù)的問題和解決 ControlLogix系統(tǒng)的控制能力雖然可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量,以及 ControlNet網(wǎng)絡(luò)每段

11、能達(dá)到99個(gè)節(jié)點(diǎn)。但在使用規(guī)劃時(shí),還有一個(gè)重要的參數(shù)連接數(shù),我們?cè)谡{(diào)試過程中隨著站點(diǎn)的增加出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)不通,就控制 器的處理能力以及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到,原因就是超出了控制器連接數(shù)。在ControlLogix系統(tǒng)中連接可以是:o 控制器到本地I/O模塊或者本地通訊模塊;o 控制器到遠(yuǎn)程I/O模塊或者遠(yuǎn)程通訊模塊;o 生產(chǎn)者和客戶標(biāo)簽o 通訊由于在RSLogix5000里對(duì)I/O模塊組態(tài)時(shí)采用的是I/O模塊直接連接,致使每個(gè)數(shù)字I/O模塊的占用一個(gè)連接,使得連接數(shù)超出。當(dāng)重做I/O模塊組態(tài)采用機(jī)架優(yōu)化連接,這樣一來I/O模塊的連接壓縮到了一個(gè)機(jī)架優(yōu)化連接內(nèi),節(jié)省了連接數(shù)量和帶寬。2.NUT、

12、RPI、帶寬 NUT(Network Update Time)、RPI(Requested Packet Interval)這兩個(gè)參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中常常影響到網(wǎng)絡(luò)的帶寬,使得網(wǎng)絡(luò)不暢通或效率不高。在理論上來說當(dāng)帶寬在60%70%網(wǎng)絡(luò)效率較高,當(dāng)帶寬不夠時(shí) 就應(yīng)該減少NUT與RPI時(shí)間。另外NUT,RPI之間按一定的關(guān)系來確定數(shù)值,也能提高網(wǎng)絡(luò)效率減少帶寬,即RPI=2nNUT。3.安裝 除了軟件設(shè)置,安裝不合格同樣會(huì)引起很多問題。敷設(shè)ControlNet網(wǎng)絡(luò)的RG6電纜保護(hù)要做好。電纜破損,分支器進(jìn)水以及BNC頭做得不好都 將影響網(wǎng)絡(luò)的暢通。在網(wǎng)線敷設(shè)好后,分支器不聯(lián)入節(jié)點(diǎn),裝上終端電阻,測(cè)量分支器

13、聯(lián)入節(jié)點(diǎn)的BNC芯線與外層電阻應(yīng)在37.5 43之間,小于37.5則有短路現(xiàn)象,過大則接觸不好。BNC頭的制作建議使用1786-CTK專用工具制作,在工具箱內(nèi)光盤中有制作的全過程的影像 文件。 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)采用的五芯屏蔽電纜,注意不要接錯(cuò),另外當(dāng)電纜接入分接器時(shí),線頭如不燙錫或不使用接線鼻,很容易斷線引起網(wǎng)絡(luò)不通,所以要特別注意。Flex I/O中經(jīng)常有能掃描到站點(diǎn)而掃描不到模塊或個(gè)別模塊的現(xiàn)象,這主要是由于使用的安裝軌道不平整或質(zhì)量不高,以至于模塊底座安裝不穩(wěn),底座之間聯(lián)接不可靠引起。拆下模塊重新安裝到位即可。建議使用質(zhì)量高不易變形的安裝導(dǎo)軌安裝Flex I/O。4.接地 系統(tǒng)接地的可靠性大家一般不會(huì)忽略,但計(jì)算機(jī)的接地往往會(huì)忽略。當(dāng)計(jì)算機(jī)連接于ControlNet時(shí),如果計(jì)算機(jī)接地不好,很容易損壞與其連接的CNB模塊。5ProcessLogix Proce

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