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馬良 （1981-）

男，現任濟鋼集團自動化部助理工程師。

摘要：通過在原電氣控制系統的基礎設計了MB+網絡，與原工業以太網自動配水系統并行工作，提高了鑄機自動配水系統的運行穩定性。通過多個配水表的設計，提高生產各種鋼種的靈活性。

關鍵詞：工業以太網；MB+網；iFIX；配水表

Abstract: By designing the MB+ net on the basis of the present electric control system, we improve the
 stability of the auto matching-water system. By designing multiple matching-water table , we promote the flexibility for producing various cast steel.

Key words: Industry Ethernet; MB+ net; iFIX; matching-water table

1  概述

    濟鋼第一煉鋼廠現有3臺板坯鑄機、2臺方坯鑄機，其中2＃方坯鑄機為一機四流，于2003年12月份投產。該鑄機采用了大包稱重、結晶器液面自動控制、拉矯振動變頻調速、自動定尺、自動出坯、自動配水等技術。

    該鑄機自動控制系統采用法國施耐德Quantumn系列PLC作為控制核心，配套Concept2.6編程軟件編制控制程序。上位機操作軟件由德國GE公司設計的iFIX組態軟件所開發。本鑄機PLC網絡設計為五個主機站:四個流各為一個主機站、公共設備為一個主機站。五個PLC主機站、編程上位機、操作上位機之間通過以NOE模塊、以太網交換機組成星型網絡。配水室各流配水流量、壓力、溫度信號分別采入各流PLC主站，根據配水工藝要求通過Concept2.6軟件編制配水控制程序，同時可通過由iFIX開發的應用軟件由操作人員進行監視和手動修改配水數據。

2 原系統存在問題分析

2.1 網絡系統不穩定  

    配水操作是連鑄機生產的關鍵環節，其數據必須實時有效的傳輸到操作人員面前，否則可能會影響鑄坯質量、造成停產，甚至會引發安全事故。自2＃方坯鑄機投產后，NOE模塊內部多次發生系統崩潰，導致通訊故障影響配水系統的運行。故障記錄需要通過IE瀏覽器進入NOE模塊，由內部文件命令“Clear Crash Log File”予以清除。另外以太網星型網絡的水晶插頭松動和操作上位機死機等故障也使配水系統工作不穩定，影響著正常生產！因此提高配水網絡系統的穩定可靠性成為方坯鑄機的一個重要課題。

2.2 配水表單一

    連鑄機的二冷段是保證生產優質、無缺陷鑄坯的重要環節，是防止鑄坯出現內部裂紋、偏析、中心疏松以及發生脫方的重要部位。而配水是這一重要環節中的重要組成部分。

    二冷水配水參數計算公式：

      Q=K×K1×K2×(AiV2 +BiV+Ci)

    式中，V為實際拉速； Ai、Bi、Ci為配水系數。

    Ai、Bi、Ci參數作為一個重要的參量設計于PLC配水程序中，每段根據不同的鋼種有各自的分配比。它們與拉速、流量反饋信號構成閉環控制函數，控制著儀表設備按工藝要求對二冷各段進行配水，保證生產出合格的鑄坯。

    原設計只針對普碳鋼設定了配水系數，生產其他鋼種時需要根據工藝單位提供的配水系數停機修改配水程序，調試儀表設備，由此造成停機次數的增加和系統的不穩定性。隨著市場對品種需求的多樣化、對質量要求的不斷提高，方坯生產的鋼種多樣化成為必然，頻繁停機修改配水程序勢必造成故障的增加和產量的減少，為此特設計開發了可供在線選擇的多種配水程序。

3 解決方案

3.1 開發MODBUS PLUS網絡（簡稱MB+網）

    針對以太網絡故障問題，一方面加強以太網系統的維護；另一方面為了從根本上提高配水系統的可靠性，保證鑄機正常生產不受影響，通過研究制定出在原PLC控制系統基礎上開發MB+網的方案。其方案的可行性在于：

    （1）施耐德Quantumn系列PLC提供專用的以太網卡NOE771 00/01/10接口模塊，與其他設備組成以太網網絡，原以太網網絡即是利用此模塊組成。但是Quantumn系列PLC主機即CPU模塊自身亦提供一個MB+網絡接口，通過CPU模塊背面DIP撥碼開關可以定義該主機在MB＋網絡中的地址。這為設計MB+網絡提供了方便。由此可見PLC系統不需要增加任何設備即具備了構成MB＋網絡的基礎條件。MB+網是一個本地網絡，它允許計算機、PLC和其他數據源以對等方式進行通訊，數據傳送速度可達1Mbit/S。一個MB+網最大通訊距離達1800米，可支持多達64個通訊裝置（節點）。MB+網的這些特性均滿足我們配水網絡中對通訊設備、通訊距離、通訊速度的要求。

    （2）配水上位機應用軟件的開發。新增加一臺上位機及一塊PCI85網卡（MB+網絡專用）。PCI85網卡安裝后即可由軟件定義所在上位機的MB+網絡地址。上位機監控采用的iFIX組態軟件是基于開放的和組件技術的產品，它不需要用特別的硬件獲得數據。iFIX可以通過一個稱為I/O驅動器的軟件接口同已存在的I/O設備直接通訊。在以太網絡中配制MBE作為iFIX的I/O軟件驅動，在MB+網絡中配制MMP作為iFIX的I/O軟件驅動。再將原iFIX應用軟件的系統配制文件配制為MB+網絡所對應的各PLC設備地址。由此利用原配水上位機應用軟件，新上位機應用軟件的開發也變得簡單易行。

    （3）MB＋網絡通訊介質為專用的雙芯屏蔽雙絞電纜。用它將各節點鏈式連接起來即組成MB+網絡。在網絡兩端節點使用AS-MBKT-185終端插頭，中間節點使用AS-MBKT-085在線插頭，該兩種插頭方便、安全、可靠。通訊電纜和節點插頭不需多少資金即可購得。

    綜上所述，MB＋網絡的構建無論是在硬件設備上還是在軟件技術上，均滿足了條件。

3.2 多配水表在線選擇

    為了克服配水表單一的問題，首先根據工藝部門提供的各種二冷配水模型，按鋼種類型將全部參數輸入配水程序，并調試好。再于上位機操作畫面設計選擇按鈕，生產操作人員即可根據生產情況選擇合適的配水表。由此方便有效的解決了配水表 單一的問題。

4 結語

    通過對2＃方坯自動配水網絡的改進，兩套配水網絡并行工作，互為備用，提高了系統穩定性，未再發生因網絡故障而影響生產的事故。通過增加可供在線選擇的多種配水程序，方便了操作人員的選擇，適應了生產的要求，有力的保證了正常生產。

                         圖1   改造后配水系統網絡效果圖