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(jī)組使用的自動(dòng)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(diǎn)，同時(shí)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)在連退機(jī)組應(yīng)用中遇到的問(wèn)題（如生命信號(hào)丟失故障）進(jìn)行研究。

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

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(jī)、造紙、石油天然氣、軍工、試驗(yàn)臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目廣泛的應(yīng)用，特別是適用于需要同時(shí)控制和協(xié)調(diào)多個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的過(guò)程。本文對(duì)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及在連退鍍鋅機(jī)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(hào)丟失問(wèn)題的原因分析和解決方案進(jìn)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(kāi)口，不需后部連線，日常維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)I/O功能的COM express CPU模塊，可拓展4PCI插槽 ，運(yùn)算速度快，功能強(qiáng)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(dá)4個(gè)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(biāo)準(zhǔn)功能板，可以涵蓋各種現(xiàn)場(chǎng)總線的接口板、輸入輸出板、高速計(jì)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(guò) VxWorks5.5 多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，允許建立多個(gè)任務(wù)環(huán)境進(jìn)行多個(gè)任務(wù)通訊數(shù)據(jù)的交換，同時(shí)實(shí)時(shí)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(gè)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(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接通訊。每個(gè)控制器都下帶有 ET200M 遠(yuǎn)程 I/O 模塊，通過(guò) Profibus-DP 總線傳送輸入輸出信號(hào)，同時(shí)通過(guò)Profibus-DP總線與 LV7000 系列傳動(dòng)裝置進(jìn)行通訊，退火爐 PLC也通過(guò) Profibus-DP 總線與中間區(qū)域控制器進(jìn)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(jī)、板型儀、測(cè)厚儀、表檢儀和涂油機(jī)等則通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與控制器進(jìn)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(jì)，根據(jù)環(huán)境要求可無(wú)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(gè)控制器表示一個(gè)區(qū)域或某一大型功能的控制，使用一個(gè)VME 框架，可以最多使用 4個(gè)CPU，每個(gè)CPU可以最多有32個(gè)Resources，而每個(gè) Resource 可以運(yùn)行不高于 100個(gè)Task，Task 是控制器最小下載單位。

2）每個(gè) Resource 的程序模塊是獨(dú)立的，都包含有遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)以及通訊監(jiān)測(cè)等功能模塊。根據(jù)變量地址可以快捷查詢來(lái)源，便于變量查詢和故障處理。

3）P80i 是用于對(duì) C80-HPCi 控制器配置、編程和監(jiān)控的編程軟件，支持多機(jī)同時(shí)訪問(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn) A lstom 的 C80-H PC I與 H M I之間的數(shù)據(jù)交換 ，同時(shí)要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè) 備進(jìn)行監(jiān)視和控制 ，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制 、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。

HPCI控制器與人機(jī)界面 HMI （采用intouch10.2版）之間通訊是通過(guò) OPCServer 軟件實(shí)現(xiàn)的，控制器程序編譯以后會(huì)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(yùn)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(wèn)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(wú)變化，懷疑處理段 HPC 死機(jī)，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(yùn)行狀態(tài)不變化，無(wú)生命信號(hào)丟失報(bào)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(cuò)誤，重啟

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

3） 打開(kāi) 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(yè)。Ping 處理段 HPC IP（192.168.7.103）顯示網(wǎng)絡(luò)還能 ping 通。 臨時(shí)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(yè)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(hào)丟失。

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

192.168.7.101）網(wǎng)頁(yè)可查看 HPC 狀態(tài);發(fā)現(xiàn) Watch Dog Messages 信息內(nèi)有任務(wù)超時(shí)信息，臨時(shí)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(jiàn)下表1。

4.4 HPC出現(xiàn)生命信號(hào)丟失故障，會(huì)造成機(jī)組緊急停車，全線設(shè)備無(wú)法動(dòng)作，緊急停車很容易造成爐內(nèi)帶鋼發(fā)生瓢曲或斷電，對(duì)連退、鍍鋅連續(xù)性機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生非常嚴(yán)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(duì)處理段HPC的故障現(xiàn)象為例，我們?cè)谡{(diào)試人員指導(dǎo)下，再次核查控制器系統(tǒng)的負(fù)載情況、各任務(wù)的數(shù)據(jù)量和診斷信息進(jìn)行詳細(xì)查證和并綜合分析，發(fā)現(xiàn)個(gè)別子程序的數(shù)據(jù)量較大，硬件上無(wú)報(bào)錯(cuò)信息。

2）、對(duì)連退處理段HPC進(jìn)行程序檢查，重點(diǎn)對(duì)T00程序中的子任務(wù)（生命信號(hào)、任務(wù)狀態(tài)監(jiān)控等）詳細(xì)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(yè)面中的“CTRLMEAS”模塊有問(wèn)題，這個(gè)模塊是用來(lái)監(jiān)控 PLC 的，在運(yùn)行時(shí)十分消耗資源，容易造成 HPC 負(fù)荷過(guò)大而導(dǎo)致死機(jī)！故解決方法是將此模塊編號(hào)取消，讓這個(gè)模塊在程序運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行！

3）、針對(duì)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(shí)間由原來(lái)的 120ms 改為2000ms， ENT2[T30]的 Watch Dog 時(shí)間由原來(lái)的 3000ms 改為 5000ms，然后將連退入口程序編譯并“l(fā)oad restart”。

4）、針對(duì)1、2#鍍鋅機(jī)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(jī)組HPC的問(wèn)題與連退機(jī)組一樣，處理方法相同。

5、結(jié)語(yǔ)：

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(lái)排查，最后找出問(wèn)題在程序設(shè)計(jì)上，程序中負(fù)責(zé)任務(wù)狀態(tài)的“CTRLMEAS”功能塊有問(wèn)題，個(gè)別子任務(wù)中watdog的時(shí)間設(shè)置不合理，會(huì)極大占用系統(tǒng)資源從而造成系統(tǒng)死機(jī)出現(xiàn)生命信號(hào)丟失故障，2019.年6月進(jìn)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(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡(jiǎn)介：

艾新荇（1984-），男，湖北隨州，本科，高級(jí)工程師，自動(dòng)化專業(yè)，負(fù)責(zé)自動(dòng)化室工作的全面管理。

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

戴宏偉（1986-），男，湖南常德，本科，工程師，自動(dòng)化專業(yè)，主要負(fù)責(zé)連退機(jī)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(fù)責(zé)自動(dòng)化室低壓班組工作。