尹國(guó)鵬,薛彩霞(軟控股份有限公司,山東 青島 266042)
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用MPL系統(tǒng)升級(jí)MTC系統(tǒng)在成型機(jī)上的應(yīng)用*
尹國(guó)鵬,薛彩霞
(軟控股份有限公司,山東青島266042)
摘要:MTC系統(tǒng)的設(shè)備經(jīng)過(guò)MLC系統(tǒng)升級(jí),解決了網(wǎng)絡(luò)浮動(dòng)、操作困難,難于修改和維護(hù)、備件缺失等一系列問(wèn)題。運(yùn)行平穩(wěn)可靠,掃描周期更短,響應(yīng)速度更高,平均每條胎生產(chǎn)節(jié)約10 s左右,每班提高約10%的產(chǎn)量,使上位機(jī)信息化顯示能夠保證設(shè)備故障在短時(shí)間內(nèi)得到解決。
關(guān)鍵詞:成型機(jī);控制系統(tǒng);力士樂(lè);驅(qū)動(dòng)器;觸摸屏;上位機(jī)
*指導(dǎo)老師:陳曉軍
成型環(huán)節(jié)是輪胎生產(chǎn)過(guò)程中最復(fù)雜的工序,成型機(jī)的配置與操作平臺(tái)對(duì)輪胎生產(chǎn)的質(zhì)量和效率有著決定性的作用,先進(jìn)靈活的控制系統(tǒng)和友好的操作界面是成型機(jī)自動(dòng)化操作的關(guān)鍵因素。過(guò)于老化/固化的控制系統(tǒng),一方面難以滿(mǎn)足現(xiàn)代工藝的多變,另一方面對(duì)于維護(hù)保養(yǎng)要求極高,其中包括需要資深的技術(shù)人員、陳舊甚至早已停產(chǎn)的配件,這都給輪胎企業(yè)造成很大的負(fù)擔(dān)。即使經(jīng)過(guò)一般性改造,設(shè)備動(dòng)輒停產(chǎn)半月以上,對(duì)于企業(yè)非常緊張的生產(chǎn)安排也是非常不利的,這將直接影響到訂單的完成和利潤(rùn)的實(shí)現(xiàn)。因此,用一種新技術(shù)代替老版本的控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。
MTC-CNC系列控制器是博士力士樂(lè)公司的產(chǎn)品,研發(fā)于1988年,開(kāi)始最多可以運(yùn)行16個(gè)伺服軸,在當(dāng)時(shí)屬于非常先進(jìn)的控制系統(tǒng),后來(lái)經(jīng)過(guò)升級(jí)到32個(gè)伺服軸同步控制,MTC200于1996年完善到CNC/ PLC全程無(wú)障礙通訊 ,用于工業(yè)生產(chǎn)。其控制核心組件和上位機(jī)如圖1所示。
圖1 MTC200 板卡和人機(jī)界面BTV30
1.1MTC200硬件組成
MTC由兩塊ISA-BUS 板卡組成,分別是控制動(dòng)力系統(tǒng)等的MTC-P 板卡和專(zhuān)用與InterBus 掛分散式工作站、閥島等的MTS-P板卡;一塊含有6個(gè)處理器和8通道數(shù)字驅(qū)動(dòng)PAP板卡(PC-104) 。其主要集成功能如下:
? Interbus-S master module (PC-104)
2048 inputs / 2048 outputs
? Profibus-DP master/slave module (PC-104)
512Bytes input / 512Bytes output
? DeviceNet scanner module (PC-104)
512Bytes input / 512Bytes output
? Serial Interface module (PC-104)
2 x RS-232, 2 x RS-422
通過(guò)圖1可以看到,此上位機(jī)有非常多的功能按鈕,沒(méi)有觸摸功能,導(dǎo)致操作非常不方便;切換動(dòng)作要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的按鈕操作,對(duì)操作人員要求很高。對(duì)于客戶(hù)的技術(shù)員來(lái)說(shuō),修改配置畫(huà)面或者增加功能基本上不可能實(shí)現(xiàn)。
1.2MTC200控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述
基于MTC的控制系統(tǒng)非常不方便操作,更不利于功能增加,日常維護(hù)效率極低,因?yàn)榻^大多數(shù)硬件已經(jīng)停產(chǎn),一旦發(fā)生壞件,設(shè)備只能停產(chǎn)或者用非常高的價(jià)錢(qián)從特殊渠道購(gòu)買(mǎi)備件。于是,很多企業(yè)紛紛尋求一種在不改變現(xiàn)有電機(jī)、電纜等常規(guī)件的情況下,升級(jí)控制系統(tǒng)到最新版本來(lái)解決備件、維護(hù)技術(shù)、工藝升級(jí)可實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題的方案。MLC控制系統(tǒng)完全能夠滿(mǎn)足此類(lèi)替換升級(jí)需求。
2.1整體改造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇傆[
控制系統(tǒng)SPS由現(xiàn)在主流的MPL代替,集成了以太網(wǎng)和DP網(wǎng),其中以太網(wǎng)用來(lái)連接自主研發(fā)的第三方上位機(jī),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)靈活控制,畫(huà)面增刪自由,隨時(shí)滿(mǎn)足工藝變化和設(shè)備監(jiān)控、部套維護(hù)的需求,同時(shí)接入交換機(jī),給程序監(jiān)控和修改提供以太網(wǎng)絡(luò),用自己的筆記本在辦公室就可以修改程序,監(jiān)控狀態(tài)。
分布式IO的網(wǎng)絡(luò)換成Profibus,原來(lái)的inter bus網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,增刪站點(diǎn)非常難實(shí)現(xiàn),甚至有掉站(IO浮動(dòng))導(dǎo)致輸出混亂的危險(xiǎn)。 參見(jiàn)圖2。
圖2 升級(jí)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
2.2升級(jí)方案執(zhí)行之替換MLC40
改造的第一步當(dāng)然是要替換cpu,重新布局現(xiàn)場(chǎng)的輸入和輸出。MLC40在結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)和使用中體現(xiàn)出很大的優(yōu)越性,它基于模塊化的控制平臺(tái)緊湊型設(shè)計(jì),利用嵌入式PC技術(shù),尤其是AMD Geode 500 MHz,64 MB 存儲(chǔ)空間,并且無(wú)需電池,斷電保持功能,沒(méi)有風(fēng)扇、硬盤(pán)等易損件,同時(shí)板載有8輸入和8輸出小于500 us的高速I(mǎi)O,固化只有03V或者04V兩個(gè)版本的 firaware,參見(jiàn)圖3。
圖3 組態(tài)IO
在IndraWorksEngineering軟件中的控制器件庫(kù)里找到MLC40后插入,設(shè)置IP地址,執(zhí)行Firmware下載刷新后,注意要重啟一次MLC。通訊成功后,組態(tài)分布式IO,這一步非常關(guān)鍵,它用于完成現(xiàn)場(chǎng)工作站點(diǎn)組態(tài),因?yàn)檫@是改造項(xiàng)目,必須完全或者照顧大部分已經(jīng)存在的站點(diǎn)分配,才能節(jié)約后面查點(diǎn)和接線(xiàn)的工作量。
2.3升級(jí)方案執(zhí)行之升級(jí)驅(qū)動(dòng)IndraDrive
HCS02 系列驅(qū)動(dòng)器與MLC系列完美配合,是當(dāng)前主流控制驅(qū)動(dòng)器,集成功率部分和控制部分兩個(gè)大模塊,包括RS232接口、編碼器仿真、快速數(shù)字量輸入輸出、24 V電源轉(zhuǎn)換等輔助輸入輸出接口。其控制部分基于Sercos網(wǎng)絡(luò)通訊,眾多驅(qū)動(dòng)器與MLC形成閉環(huán),實(shí)現(xiàn)伺服高速響應(yīng)和精準(zhǔn)定位。在IndraWorks中新建實(shí)軸,配置好參數(shù)信息,設(shè)定地址,根據(jù)向?qū)瓿商砑印?/p>
添加完成所有的伺服軸之后,更改驅(qū)動(dòng)參數(shù),根據(jù)實(shí)際應(yīng)用懸在旋轉(zhuǎn)或者直線(xiàn),設(shè)定模數(shù)、增益等控制參數(shù),據(jù)左側(cè)設(shè)置向?qū)瓿膳渲谩:推渌刂葡到y(tǒng)一樣,基于Profibus 的IO網(wǎng)絡(luò)需要伺服驅(qū)動(dòng)良好接地,否則在后面運(yùn)行時(shí)候會(huì)出現(xiàn)很多奇怪的問(wèn)題,比如IO站點(diǎn)丟失,伺服定位不準(zhǔn)確,不動(dòng)作等互相干擾的情況。
2.4升級(jí)方案執(zhí)行之升級(jí)觸摸屏
由以太網(wǎng)傳輸至MLC40 的信息畫(huà)面,可以選擇第三方工控機(jī),也可以選擇力士樂(lè)控制系統(tǒng)本身的工控觸摸屏IndraContol。其中第三方包括自主研發(fā)的Delphi 畫(huà)面、VB畫(huà)面、或者西門(mén)子Wincc系列甚至AB的SE系列上位機(jī)軟件都可以用來(lái)通訊,并且更改隨意,對(duì)日后現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)甚至修改工藝增加動(dòng)作都沒(méi)有太高的技術(shù)要求。
新的上位機(jī)畫(huà)面(圖4)包括整個(gè)設(shè)備伺服軸、關(guān)鍵部套的參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)于整個(gè)設(shè)備工步的動(dòng)作提示、停止原因和處理辦法都有顯示,而整機(jī)控制上,通過(guò)配方和參數(shù)的立體化,對(duì)滾壓、成型等關(guān)鍵動(dòng)作參數(shù)修改更加細(xì)膩可視,從而保證了輪胎成型的質(zhì)量和效率。根據(jù)客戶(hù)的要求可以對(duì)班產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、權(quán)限管理、進(jìn)行在線(xiàn)權(quán)限分配,使設(shè)備管理規(guī)范化。通過(guò)上位機(jī)的改造,直接把很多年前的設(shè)備與當(dāng)前先進(jìn)的理念連接起來(lái),降低了操作難度、維護(hù)難度。
圖4 改造后的上位機(jī)主畫(huà)面
MTC系統(tǒng)的設(shè)備經(jīng)過(guò)MLC系統(tǒng)升級(jí),解決了網(wǎng)絡(luò)浮動(dòng)、操作困難,難于修改和維護(hù)、備件缺失等一系列問(wèn)題。綜上所述,MLC系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)穩(wěn)定性好。因脫離工控機(jī),MLC自己有獨(dú)立的系統(tǒng),不會(huì)受到工控機(jī)上病毒或者其操作系統(tǒng)不穩(wěn)定而受到影響。CPU主導(dǎo)Sercos、Profibus、Ethernet網(wǎng)絡(luò),不會(huì)受到下控網(wǎng)絡(luò)干擾。不需要電池等易損附件,程序可以穩(wěn)定、安全運(yùn)行。
(2)經(jīng)濟(jì)性高。在設(shè)備改造過(guò)程中,除了沒(méi)有配件的過(guò)老的上位機(jī)、幾乎絕跡的ISA板需要替換外,保留了電機(jī)、電纜、甚至部分驅(qū)動(dòng)器,節(jié)約了大量成本。
(3)可升級(jí)性。MLC是一個(gè)相對(duì)開(kāi)放的控制系統(tǒng),其程序界面和AB、Siemens等軟件相當(dāng),可以運(yùn)行在XP系統(tǒng)中,承接了很大一部分的基于Windows操作習(xí)慣,在后期的維護(hù)中,保留下的老的DKC驅(qū)動(dòng)器還可以用于新的IndraDrive系列電機(jī)、驅(qū)動(dòng)代替,只需要簡(jiǎn)單配置參數(shù)即可,升級(jí)簡(jiǎn)單快速,解決了后續(xù)備件的困擾。
實(shí)踐證明,本改造方案執(zhí)行完成投入生產(chǎn)后,運(yùn)行平穩(wěn)可靠,掃描周期更短,響應(yīng)速度更高,平均每條胎生產(chǎn)節(jié)約 10 s左右,每班提高約 10%的產(chǎn)量,最關(guān)鍵是上位機(jī)信息化顯示能夠保證設(shè)備故障在短時(shí)間內(nèi)得到解決,得到使用單位的一致好評(píng)。
Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine
(R-01)
Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine
Yin Guopeng,Xue Caixia
( MESNAC Co.,LTD.,Qingdao 266042, Shandong, China)
Key words:building machine; control system; rexroth drive; touch screen; upper computer
Abstract:the equipment of the MTC system upgrade by MLC system, solved the network f oating, diff cult operation, diff cult to modify and lack of maintenance, spare parts and a series of problems.After upgrading the operation more smoothly and reliable, scan cycle shorter, response speed higher,each tire production save about 10 s, per shift increase about 10% of production.
中圖分類(lèi)號(hào):TQ330.493
文章編號(hào):1009-797X(2016)13-0059-03
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.13.012
作者簡(jiǎn)介:尹國(guó)鵬,男(1984-)2007年7月畢業(yè)于山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院,中級(jí)工程師,現(xiàn)在軟控股份有限公司任職工程胎控制技術(shù)主管。
收稿日期:2015-10-30