楊建忠

（廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東　廣州　511400）

KRUPP一次法成型機(jī)控制系統(tǒng)升級(jí)改造

楊建忠

（廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東廣州511400）

公司KRUPP一次法成型機(jī)原西門子S 5的控制系統(tǒng)已屬淘汰產(chǎn)品，將其改為美國Allen-Bradley公司的ControlLogix控制系統(tǒng)；運(yùn)用了DeviceNet遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)；SERCOS伺服網(wǎng)絡(luò)和Enthernet通訊等先進(jìn)技術(shù)。改造后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

RSLOgix 5000編程軟件；Kinetix 6000多軸伺服驅(qū)動(dòng)；DeviceNet遠(yuǎn)程設(shè)備網(wǎng)絡(luò)；Ultra 3000數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器；paneView人機(jī)界面

P 1+2一次法成型機(jī)是我司早期進(jìn)口德國KRUPP的一次成型設(shè)備，在1996年那時(shí)是很先進(jìn)的。隨著自動(dòng)控制的飛速發(fā)展，很快西門子的S7代替了原來的S5的PLC，也就意味著S5的有關(guān)備件會(huì)趨于淘汰，且備件價(jià)格越來越貴。對(duì)控制系統(tǒng)的升級(jí)改造勢(shì)在必行。2 0 11年對(duì)P1+2 3#機(jī)進(jìn)行了整機(jī)的控制系統(tǒng)升級(jí)改造，改造后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低、產(chǎn)品質(zhì)量也有穩(wěn)步提升?；谏鲜銮闆r，我們?cè)?013年對(duì)P1+2 2#機(jī)進(jìn)行了升級(jí)改造，只改了電氣控制部分，經(jīng)過改造公司和我司維修人員的緊密配合，整個(gè)改造工期只用了9天，比預(yù)定改造時(shí)間提前了6天。

1　改造前的設(shè)備狀況

該成型機(jī)采用西門子S5控制系統(tǒng)，總線為INTERBUS網(wǎng)絡(luò)。該類成型機(jī)電氣控制系統(tǒng)所有主干備件已淘汰多年且無法采購到?，F(xiàn)在設(shè)備有以下缺陷：

（1）CPU采用SIMENSS 5-1 5 5 U CPU948；總線為INTERBUS網(wǎng)絡(luò)；遠(yuǎn)程IO模塊為PHCENIX CONTACT interbus-s；以上模塊早已停產(chǎn)淘汰。換下來的壞模塊只能發(fā)外維修，但維修質(zhì)量不是很好，修回來也用不了多久。

（2）該機(jī)臺(tái)7套伺服系統(tǒng)是采用很古老的交流伺服驅(qū)動(dòng)板（Servo module 26.39.24 A、Servo module 26.39.25A、Servo module 26.39.22A）來控制，伺服電機(jī)也是SEW的交流伺服電機(jī)。這些交流伺服驅(qū)動(dòng)板的過載能力很差，一遇卡料就燒電路板，該控制板已無法買到備件，發(fā)外維修后的使用壽命很短。

（3）INTERBUS總線經(jīng)常自動(dòng)斷電，主要原因是電氣元件老化：根據(jù)我們經(jīng)常處理故障的結(jié)果來看，在2006年前后很多時(shí)候是因?yàn)殚y島發(fā)熱造成斷電，閥島相當(dāng)于多個(gè)電磁閥的功能，如果電磁閥是一個(gè)兵，那么閥島就是一個(gè)小型部隊(duì)。一臺(tái)機(jī)有6個(gè)閥島，每個(gè)閥島都分別控制20多個(gè)電磁閥，但此備件在市面上已很難購買。

（4）機(jī)臺(tái)的三套對(duì)中系統(tǒng)為德國BST最早期產(chǎn)品，停產(chǎn)多年?，F(xiàn)使用的替換備件為P1+2 1#機(jī)改造后留下的備件，故障率高，2010年11月及2011年2月曾出現(xiàn)過兩次對(duì)中器較大故障，用時(shí)超過35 h。

2　升級(jí)改造要求

PLC：美國Allen Bradley

操作按鈕開關(guān)： 施耐德

柜內(nèi)元件： 施耐德

交流伺服電機(jī)減速機(jī)及驅(qū)動(dòng)器：Allen Bradley

伺服系統(tǒng)： Kinetix6000

人機(jī)操作界面： Allen Bradley

變頻調(diào)速器：Allen Bradley PowerFlex40

裁斷裝置： BRANSON（必能信）

電磁閥：FESTO

調(diào)速閥、接頭、氣管：FESTO

氣源處理器： FESTO

3　改造的具體內(nèi)容

3.1控制系統(tǒng)

（1）重新制作原有電氣控制柜（橘紅色）和操作箱（橘紅色）美國Allen Bradley系列1756-L61 CPU；（主電柜可來廠改造）。

（2）和上位機(jī)、BST和個(gè)人PC采用以太網(wǎng)通訊。

（3）采用DEVICENET現(xiàn)場(chǎng)總線及遠(yuǎn)程I/ O，遠(yuǎn)程I/O采用1790系列模塊。預(yù)留20%I/O點(diǎn)以滿足今后機(jī)械系統(tǒng)的改造。

3.2伺服驅(qū)動(dòng)器和變頻控制器

（1）整機(jī)7套交流伺服全部改為AB最先進(jìn)的Kinetix6000，電機(jī)更換為MPL系列的低慣量伺服電機(jī)。并加配相應(yīng)的減速箱。

（2）變頻器全部采用當(dāng)前A B最新型號(hào)PowerFlex70系列，保證備件的供應(yīng)長(zhǎng)期性和穩(wěn)定性。無需更換原有交流電機(jī)。變頻器串入DEVICENET網(wǎng)絡(luò)，方便在觸摸屏上任意調(diào)節(jié)速度。

（3）傳遞環(huán)移動(dòng)用原來的電機(jī)，但改為PowerFlex70系列的變頻器控制，至少設(shè)置2段可調(diào)速度。

3.3其他部位的改造

（1）更換成型鼓編碼器使編碼器和現(xiàn)控制系統(tǒng)接口兼容性增加，以便在不降低成型鼓開合的速度的情況下準(zhǔn)確控制成型鼓開合的位置。

（2）在現(xiàn)副機(jī)操作箱上加裝一臺(tái)AB 2711P -T10C4D1系列觸摸屏。方便換規(guī)格和更改參數(shù)。

（3）成型鼓內(nèi)壓和后壓輥采用比例閥控制，其壓力可在觸摸屏上任意調(diào)節(jié)。

（4）將成型鼓主軸箱內(nèi)控制成型鼓動(dòng)作的電磁閥全部更換為FESTO的電磁閥（約6個(gè)3位4通電磁閥）。

（5）將原來預(yù)成型架進(jìn)出的比例電磁閥改為FESTO的3位5通的普通雙電控電磁閥。

（6）預(yù)成件裁斷由原來的圓盤刀裁斷改為無粉塵的超聲波裁斷。

（7）定位燈光改造，采用天津激光研究所出品的激光燈或自行制作傳動(dòng)精度較高的自動(dòng)燈光裝置（共3套），采用Ultra 3000數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器來控制并接入SERCOS網(wǎng)絡(luò)，燈架獨(dú)立安裝（龍門架），防止因傳遞環(huán)移動(dòng)帶來震動(dòng)。

（8）BST對(duì)中系統(tǒng)改造（預(yù)成件和2層帶束），升級(jí)為EKR PRO COM50控制系統(tǒng)。

（9）保留原有控制按鈕功能，以便操作工能按原有操作習(xí)慣進(jìn)行操作，減少操作工對(duì)設(shè)備的熟悉時(shí)間。

3.4工藝流程

改造必須按照原來的工藝流程。

4　改造的技術(shù)難點(diǎn)

4.1系統(tǒng)概述

本機(jī)采用美國A l l e n B r a d l e y公司的ControlLogix系列1756-L61 CPU控制，主要的模塊都裝在主機(jī)架上，采用背板通訊方式。整個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)用了3種通訊方式：圖1為機(jī)臺(tái)主要功能模塊的連接圖。

（1）Enthernet通訊：通過1756-ENBT將HMI、BST和PLC三者之間聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)相互通訊和數(shù)據(jù)共享。個(gè)人電腦也可以通過路由器連接讀取PLC的程序，進(jìn)行程序修改和故障維修等。

（2）SERCOS網(wǎng)絡(luò)：通過1756-M16SE模塊將所有伺服驅(qū)動(dòng)器通過光纖連接起來。和CPU進(jìn)行通訊，執(zhí)行CPU發(fā)出的相關(guān)指令。

（3）DeviceNet設(shè)備網(wǎng)絡(luò)：通過1756-DNB模塊將現(xiàn)場(chǎng)的變頻器、輸入輸出模塊通過通訊電纜連接起來，在每個(gè)模塊上設(shè)置站號(hào)，通過RSNetWorx for DeviceNet軟件分配每個(gè)站號(hào)的地址。

4.2軟件方面

4.2.1RSLOgix 5000編程軟件

RSLOgix 5000企業(yè)版系列軟件設(shè)計(jì)成支持羅克韋爾自動(dòng)化的Logix平臺(tái)，RSLOgix 5000企業(yè)版系列軟件是符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的軟件包，為用戶提供邏輯梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、功能塊圖表、以及順序功能圖編輯器用于開發(fā)應(yīng)用程序。RSLOgix 5000企業(yè)版系列軟件同時(shí)也包括對(duì)軸組態(tài)及對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的支持。

圖1　機(jī)臺(tái)主要功能模塊的連接圖

4.2.2RSLinx軟件

RSLinx軟件（9355系列）是一種為多種應(yīng)用系統(tǒng)提供工廠層設(shè)備連接性的通信服務(wù)軟件包。RSLinx可以支持和許多不同網(wǎng)絡(luò)上的多種設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信的多個(gè)軟件應(yīng)用系統(tǒng)。RSLinx提供了一個(gè)貫穿整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的友好的用戶圖形界面，選擇一個(gè)設(shè)備并點(diǎn)擊可以訪問多種集成的組態(tài)和監(jiān)視工具。一套完整的通信驅(qū)動(dòng)被提供用于您的網(wǎng)絡(luò)需要，包括傳統(tǒng)的Allen-Bradley網(wǎng)路。

4.2.3網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件

RSNeWorx for DeviceNet軟件（9357-DNETL3）是用于DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)和規(guī)劃的工具。RSNetWorx軟件允許用戶為網(wǎng)絡(luò)配置創(chuàng)建一個(gè)圖形化界面，并配置相應(yīng)的參數(shù)以定義網(wǎng)絡(luò)。

一個(gè)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)要能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)設(shè)備組態(tài)Supervisory Edition Machine Edition VersaView CE以及PanelView Plus。為改善嵌入式機(jī)器和管理層的HMI系統(tǒng)之間的可移植性，它支持編輯和再使用項(xiàng)目，節(jié)省開發(fā)時(shí)間，降低了工程和培訓(xùn)成本。圖3為HMI上位機(jī)的主畫面。

4.3伺服控制系統(tǒng)

Kinetix 6000 多軸伺服驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)潔有力，能夠迅速、輕松、經(jīng)濟(jì)地滿足大部分應(yīng)用要求。之所以簡(jiǎn)潔有力，關(guān)鍵因素之一是使用之間的通信，必須要使用配置工具對(duì)其進(jìn)行正確的配置。配置工具要能正確地識(shí)別一個(gè)設(shè)備的各種信息，包括設(shè)備類別、設(shè)備名稱、生產(chǎn)商I D、產(chǎn)品號(hào)等標(biāo)識(shí)參數(shù)，以及可配置的各項(xiàng)參數(shù)、參數(shù)接口等。否則，對(duì)于一個(gè)無法識(shí)別的設(shè)備，我們是不能對(duì)它進(jìn)行配置的。EDS文檔中的信息可以使配置工具提供信息屏幕，引導(dǎo)用戶通過必要的步驟配置設(shè)備。圖2為DeviceNet網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場(chǎng)搜索到的設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)各分站的分布情況（表1）。

4.2.4上位機(jī)軟件

羅克韋爾的RSView企業(yè)版系列是一種HMI的軟件產(chǎn)品，它被設(shè)計(jì)成具有通用的外觀、感覺和向?qū)б詭椭鶫 M I應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和培訓(xùn)時(shí)間。本機(jī)使用RSView Studio 軟件，軟件版本：6.0；RSView Studio?允許您在單一的設(shè)計(jì)環(huán)境中創(chuàng)建應(yīng)用系統(tǒng)。它可以LogixTM，提供了真正運(yùn)動(dòng)控制和順序控制的集成。其他類型的自動(dòng)化系統(tǒng)要求多臺(tái)控制器和軟件包。由于Logix的完全集成，現(xiàn)在這些功能可通過一臺(tái)控制器和一個(gè)軟件包實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)控制功能嵌入在RSLogix 5000TM 編程軟件和ControlLogix控制器內(nèi)。順序控制、運(yùn)動(dòng)控制和傳動(dòng)控制使用一個(gè)軟件包的結(jié)果是：減少用在機(jī)械組裝、實(shí)施和維護(hù)方面的時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)還提高了性能。時(shí)間和金錢的重大節(jié)省，外加杰出的性能是Kinetix 6000一體運(yùn)動(dòng)控制的新一代產(chǎn)品的要素。

圖2　DeviceNet網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場(chǎng)搜索到的設(shè)備

圖3　HMI上位機(jī)的主畫面

表1　P1+2 3#機(jī)遠(yuǎn)程模塊列表

多軸伺服驅(qū)動(dòng)器的接線圖如圖4、圖5。

圖4　主電路伺服驅(qū)動(dòng)器的接線圖

5　施工與調(diào)試

5.1施工

由于改造時(shí)間只有15天，時(shí)間緊迫，在確保施工安全的前提下，制定詳細(xì)的施工進(jìn)度表。

（1）每天合理安排電工、鉗工和焊工的工作，確保人員即不會(huì)窩工。也不會(huì)相互影響。

（2）如無特殊情況，必須按照施工進(jìn)度表完成當(dāng)天的工作，并且每天加班到21點(diǎn)以后，把整個(gè)工作盡量往前趕。

（3）每天下班前向副部長(zhǎng)匯報(bào)當(dāng)天的工作和整個(gè)改造進(jìn)度。

5.2調(diào)試

（1）電氣接線完成后，首先檢查線路有無短路和對(duì)地，再進(jìn)行分級(jí)送電。

（2）設(shè)備通電正常后，首先檢查所有急停要安全可靠。

（3）按照機(jī)臺(tái)的部位進(jìn)行分開調(diào)試，先調(diào)試各個(gè)部位的手動(dòng)程序，再調(diào)試機(jī)臺(tái)聯(lián)動(dòng)。

（4）空負(fù)荷試機(jī)正常后，成立負(fù)荷試車小組并召開相關(guān)會(huì)議，明確各部門的職責(zé)和任務(wù)。

（5）負(fù)荷試車前要進(jìn)行安全驗(yàn)收，并對(duì)試機(jī)的操作工進(jìn)行安全培訓(xùn)。

6　設(shè)備改造后的效果

（1）采用美國AB的控制系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低故障停機(jī)率。

（2）預(yù)成件采用了超聲波裁斷，改善預(yù)成件接頭質(zhì)量，同時(shí)延長(zhǎng)皮帶的使用壽命。

（3）采用了帶中文界面的人機(jī)界面，更換規(guī)格、調(diào)整參數(shù)和故障檢修等都很方便快捷，還減少了對(duì)新操作工的培訓(xùn)時(shí)間。

（4）對(duì)中系統(tǒng)采用了BST公司最新的CCD Pro的鏡頭，調(diào)整和檢修更簡(jiǎn)單直觀。

圖5　激光燈伺服驅(qū)動(dòng)器的接線圖

7　結(jié)束語

此次改造從施工到正式投產(chǎn)只用了9天內(nèi)，并且在負(fù)荷試車期間只出現(xiàn)了1條廢胎。這有賴于吸取上一臺(tái)機(jī)改造的成功經(jīng)驗(yàn)。該設(shè)備運(yùn)行至今已有半年多的時(shí)間了，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低；已完成14″ 10個(gè)規(guī)格的生產(chǎn)驗(yàn)證，產(chǎn)品質(zhì)量和改造前持平，175/70R14 S_1015 動(dòng)平衡：96.77%；TUO：96.07%。班產(chǎn)量最多250條。達(dá)到了較理想的改造效果。

［1］ RSLogix5000 DeviceNet模塊用戶手冊(cè).

［2］ RSLogix5000 EnterNet IP模塊用戶手冊(cè).

［3］ Logix5000控制器系統(tǒng)參考手冊(cè).

［4］ Kinetix6000多軸伺服驅(qū)動(dòng)器安裝手冊(cè)_中文版.

（XS-02）

KRUPP one-step building machinecontrol system upgradingading

KRUPP one-step building machinecontrol system upgrading

Yang Jianzhong
(Guangzhou south China rubber tyre co., LTD., Guangzhou, 511400,Guangdong)

Siemens S5 controlsystem in KRUPP one-step buildingmachine have been eliminated . Using the DeviceNet remote network，advanced technology such as SERCOS servo network and Enthernet communications, this paper changed it to AmericanControlLogix control system which produce by Allen - Bradley in American .The equipment operaties stability after transforming.

RSLOgi x 5000 programming software; Kineti x 6000 multiaxial servo drive; DeviceNet network remote devices; Ultra 3000 digital servo drive; PaneView man-machine interface

TQ330.493

1009-797X（2015）01-0044-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.01.009

楊建忠（1972-），男，畢業(yè)于湖南省湘潭市機(jī)電專利學(xué)校，大專學(xué)歷，電機(jī)電器專業(yè)，主要從事設(shè)備管理工作。

2014-04-15