ABB MASTER系統在軋鋼自控系統中的應用及維護

關鍵字：ABB Master系統 系統過載 “09”故障

一、 概述

　　萊鋼軋鋼廠中小型車間是萊鋼利用亞洲銀行貸款進行改擴建的重點項目之一，主要成品為螺紋鋼、圓鋼、角鋼、槽鋼、彈簧扁鋼。整個車間的主體設備從加熱爐、軋線、冷床、碼垛到成品輸出全部從意大利DANIELI公司引進，生產線工藝流程如圖1所示。

圖 1

二、 ABB Master 系統硬件配置

　　整個車間自動化系統為二級控制系統，即設備控制級和信息管理級，設備控制級即一級系統為RMC200軋線控制系統，采用ABB Master Piece系統，由10套ABB Master Piece200/1過程站、3套Master Piece90過程站、和3臺Advant Station 500系列操作站、1臺VT340監控站及2臺MasterAid220編程器構成。各過程站之間的網絡通訊采用Master Bus 300（簡稱MB300），通過加熱爐的過程站與二級信息管理級進行通訊。硬件配置入圖2所示，CP1為加熱爐控制室，CP2為軋線控制室，CP3為冷床控制室，CP4為碼垛及成品控制室。

圖 2

三、 通訊及軟件實現

　　ABB Master Piece200中央單元是一高性能32位微處理器。系統軟件存儲在EPROM中，包括一個實時操作系統和一個ABB Master Piece語言（AMPL）執行器。應用軟件存儲在帶后備電池的RWM（讀/寫存儲器）中，用ABB Master Piece語言AMPL編寫，這種語言功能強大，是具有圖形說明的面向過程的功能塊語言，由PC元素和DB元素組成：PC元素包括5個結構元素和若干功能元素和特殊元素，每個功能元素能看作一個具有輸入輸出的結構單元，簡單的如邏輯與（AND）、或（OR），復雜的可實現一完整的PID調節器，它們組合起來來實現一復雜的控制過程。DB元素提供了各種各樣的數據存儲單元：開關量信號（DI、DO）、模擬量信號（AI、AO）、DAT元素、DS元素等等。

　　每一個MP200/1過程站通過一個DSCS140通訊板連接到MB300網絡上,通過MB300網絡進行數據交換，通訊板上可以設定地址開關，據此來確定該節點在網絡上的位置。對于MP200/1與打捆機MP90的通訊,通過RMC7系統中的通訊板DSCS131連接至MODEM,打捆機上也分別裝一MODEM和通訊板DSCS131，由MODEM來實現遠程通訊。在加熱爐RMC1的MP200/1系統中，通過DSCS150板與二級計算機系統IBM Netifinity 5000 服務器通訊，二者通過GCOM網絡進行數據交換。下面以RMC2為例，簡介過程站內部、過程站之間怎樣實現通訊，以完成其預定的控制功能。

　　RMC2實際上包括三套PLC：RMC2、RMC52、RMC62，RMC2主要完成的控制功能有：軋制程序表的設定及存儲、爐前裝料設備控制（包括熱送和裝冷坯兩種情況）、爐前鋼坯測長與稱重、加熱爐出口設備控制、粗軋機主傳動控制、粗軋機微張力控制、6#剪子控制;RMC52主要完成的控制功能有：中軋機控制（包括速度級聯、速度給定、跟蹤）、軋線模擬軋鋼測試、中軋機組的活套掃描器控制;RMC62主要完成的控制功能有：精軋機控制（包括速度級聯、速度給定、跟蹤）、精軋機組的活套掃描器控制。RMC2、RMC52、RMC62三者既需獨立完成分配給自己的控制功能，又環環相扣，互相聯鎖制約著，若中軋機組的活套掃描器控制中有差錯，軋鋼控制系統無法正常運行，6#剪子立即碎斷，防止軋線堆鋼，同時，加熱爐停止出鋼，直至故障解除。

　　在數據傳送時，既可通過組態系統數據庫中DB元素DS（Data Set），實現過程戰間的數據通訊，也可通過PC元素中特殊元素PCC-RD和PCC-WR實現“點對點”的通訊。在DS元素中，定義好“SEND”或“RECEIVE”特性端，確定其通訊性質，還要定義好其發送/接收數據的另一節點的網絡號和節點號。對于發送/接收的數據，在DS元素的輸入端REF1—REF24定義，在一個DS中允許自由混合開關量DAT元素、整數、長整數、實數，只需保證發送端和接收端的DS具有一致的描述。DS可看作一個簡單的郵箱機制，對于每一個DS來說，郵件按一個方向流動并送往唯一目的地。“點對點”的通訊方式實現過程是：在發送端使用PCC-WD將需要發送的信號連接到該元素的輸入端，并給該元素一個唯一編號。在接收端，從PCC-RD的輸出端讀出接收的信號（PCC-RD的唯一編號必須與PCC-WD的相同）。PC元素所包含的布爾值（B）、整數（I）、長整數（IL）、實數（R）等各種數據類型的最大數量在建立PC元素時確定，并且相對應的一對PCC-RD和PCC-WD的各種數據類型的最大數量必須相同，發送端的PCC-WD的數量必須與接收端的PCC-RD的數量一致。

四、 系統頻發故障及處理

　　根據中小型車間半小時以上設備、事故的統計情況及生產記錄，可以看出2001年MP5、MP6不運行故障和“09”故障頻出，“09”故障是PLC自檢到系統過載后的報警,主要是硬件方面存在問題,包括I/O板和通訊板。RMC5若發生“09”故障，程序檢測到后將自動鎖定程序，必然導致MP5不運行;MP5不運行是現場某些設備故障或跳電使控制系統不能正常運行，但MP5不運行，不一定會導致“09”故障。各個PLC在規定的執行時間內，需逐一完成對數據庫、程序的掃描及相互的數據傳送，還有對系統中各硬件本身自檢等等，這個掃描時間是經過反復調試后確定好的最佳時間;太小，則PLC系統負載大，易發生“09”故障;太大，則系統利用率低，造成能源的極大浪費。

　　針對MP5、MP6不運行故障和“09”故障，對各控制柜清掃灰塵（包括I/O板、通訊板、CPU等）并修改RMC5的PC1——-PC10程序的控制模塊CONTRM（C1,C2,C3）中參數C1，將程序的掃描執行時間由200ms加大至400ms，在線觀測系統負載，系統負荷率主線由80%降為60%。

五、 總結

　　（1）增加對程序掃描時間，變相縮小了工作任務，可降低系統負載，在一定程度上避免了“09”故障發生;但對于RMC5，從正式投產至今，程序并未增加，相反，由于某些設備不用，其相應的控制程序均被封鎖（例如SD18、SD12、SC18）。也就是說，其自身的系統負載應比以前有所下降。據從ABB公司查詢的有關“09”問題的反饋信息，系統負載率主線在80%——-85%波動屬于正常現象，若大于85%，則系統負載過高，易出現“09”故障，小于80%，對于這樣的工業實時控制系統，則系統利用率降低，造成資源浪費。所以說，RMC5“09”故障，關鍵還是與硬件方面有關。

　　（2）用CCL4清洗CPU管腳和通訊板管腳后，CPU系統負載率趨于穩定，波動較之以前減少，可以推測：CPU及通訊板的管腳老化對RMC5系統負載率增大有著最直接的影響。

　　（3）與家用的計算機一樣，如果電壓不穩或電壓過低，計算機極易死機。因此，對于長期高負荷運轉的工控系統，其CPU及各模板針腳插槽處被高溫而氧化的可能性也大大提高，從而導致接觸不良，電壓下降，那么對于原來的負荷，CPU工作能力下降，即原來正常的工作任務，這時也有可能執行不了，即相對負荷率增大，造成系統不能正常工作。

　　因此，對PLC柜吹灰、插拔模板及用CCL4清洗管腳，都使線路恢復暢通，降低“09”故障發生率。

參考文獻：

1 <<COMMUNICATION DIAGRAM OF ABB INDUSTRIAL SYSTEMS>>
2 << CIRCUIT OF ABB INDUSTRIAL SYSTEMS>>