烧结控制系统升级的探索与研究

李 翔 韦永生 韦柳婵

（柳州钢铁股份有限公司烧结厂，广西 柳州 545002）

1 柳钢烧结控制系统的现状分析

目前在用的CPU型号为施耐德Modicon Quantum 140CPU53414B，编程软件为Concept软件（XL版本，V2.6软件包）。

PLC的编程软件Concept为全英文界面，对初学者难于理解，要花大量的精力和时间去学习软件，且帮助文件的查找方式也要经过长时间的积累才能快速找到具体帮助内容。我们烧结控制系统的程序均采用984LL语言编写，在Concept中每次只能打开一个网络的程序段，加上配料程序编写得较为复杂，多次使用程序跳转功能，比较对照程序前后的逻辑关系相当困难，需要花较长时间来回翻页，维护起来极为不便。另外，Concept软件编写DFB功能块采用的是单独的一个工具包，不能与Concept同时运行，对设备的调试和故障查询都很不方便。

Concept软件的计算机安装环境只能安装在32位系统且最高的操作系统仅能支持到Windows XP，基于各种原因，施耐德公司已经停止该软件的升级服务工作。现在大多数工程师站都是预装Windows 10系统，该软件已经无法正常使用。

Modicon Quantum 140CPU53414B控制器只有2972KB的RAM，不支持内存卡扩展，我们烧结控制系统共带27个远程站，控制点数多，控制规模大，并且通讯较多，CPU的工作负荷较大。有时当Concept在上位机连接CPU出现NOT EQUAL的状态，需从CPU上装程序时，耗时都在半个小时以上，还经常出现上装错误现象，必须拿笔记本到现场直连CPU进行上装程序，这对生产紧急抢修情况下造成很大困扰。另外上位组态软件Intouch也经常性出现画面卡死现象，需重新拔插NOE通讯模块后正常。这些基本上都可以判断为CPU的负荷大及通讯瓶颈。

这些问题不仅对日常的生产及维护带来不便，也是生产的隐患，同时难以满足更高的“两化融合”要求和众多提高自动化程度技改项目需求。

2 改造方案的确定和实施

2.1 硬件升级改造

柳钢一烧自2007年投产以来。一直使用施耐德Modicon Quantum

140CPU53414B控制器，IO采用S908架构，系统共带有27个远程站。由于现场环境恶劣，各种粉尘多，对CPU等电子元器件内部电路板极易造成腐蚀，从而导致控制器故障，加之系统经过10多年的运行，对生产造成影响的潜在的风险越来越大。随着施耐德升级产品的发布，原有的型号CPU价格也逐年上升，从系统的性能和成本的综合评估后，决定对原有的CPU进行升级换代。将Modicon Quantum 140CPU53414B控制器升级为Modicon Quantum 140CPU65160控制器，IO则保持原有的架构不变，这样可以最低程度减少对现有系统的改动。140CPU65160能够直接插在现有的Quantum机架上，无需其他附件，能够兼容现有的IO及通讯模块。

CPU升级的同时，根据施耐德技术人员的建议，将以太网模块的固件版本也同时进行升级到最新的版本，最新的以太网模块的固件增加了连接数，提高了通讯处理性能。

2.2 软件升级改造

新的140CPU65160采用的编程软件为Unity Pro,它采用全中文的界面，使用起来更为方便高效。

原来CPU的Concept程序可以无缝地转换为新CPU的Unity Pro程序。步骤也比较简单：通过Concept的Concept Converter软件将原来Concept的程序项目导出为ASC格式文件。然后通过Unity Pro软件打开文件类型选择Concept项目（*.ASC），打开导出的ASC文件，Unity Concept转换器将程序自动转换成新的Unity Pro程序，包括配置和控制逻辑都自动转换完成。

由于CPU进行了升级，转换完成后需在Unity Pro中将硬件配置修改，主要是将CPU替换为140CPU65160和电源模块替换。由于140CPU65160占用主站底板两个插槽，之前配置没将插槽插满，腾出两个空槽给新CPU。转换后电源模块变成CPS114X0，编译的时候会报电源容量不足的警告，要将电源模块换成CPS11420和现场的对应上。

3 CPU升级前后的比较

升级Modicon Quantum 140CPU65160控制器后，在同一个工程师站连接速度比之前明显变快，上装程序时间由原来的半个小时缩短至7分钟，大大提高了故障处理的时效性，升级后将程序修改为IEC语言，同样的程序节省了10%的内存空间，由Concept的27%下降至Unity状态下的17%，同时又为CPU增加了TSX MRP C 007存储卡扩展，进一步加大了可使用的内存空间，为后期技改打下坚实基础。

新Unity Pro软件为中文版本，有很多新的功能，如支持变量名的导入导出，能在Excel表格上编辑，能节省新工程的程序编写时间。同时Unity Pro支持视图模式切换，能更快解读程序，减短故障处理时间。又比如Unity Pro整合了Concept中多个软件工具包的功能为一个软件，在Unity Pro中编写DFB块和监控其状态都更方便，不用在多个软件中来回切换，而且其细调功能，能在线查看DFB的状态，方便开发人员调试和故障查询。对后期接手的技术人员比较友好，能很快上手，大大节约了学习成本，可以花更多时间在思考程序逻辑上，而不是软件使用上，提高工作效率。

4 升级改造后的效果

对单一专用设备PLC软硬件系统的升级更新后，经过现场安装调试后运行情况良好，达到了预期目标，充分发挥了Modicon Quantum PLC 电气控制性能稳定可靠，维护方便的优点，同时故障发生率有效降低。已经开机稳定运行半年，修改的逻辑关系没有出现问题，保留原程序的逻辑控制功能，同时编写的PID块能跟踪下料量，满足配料的自动下料功能，实现程序无缝升级。上位机Intouch实时监控画面也没有出现数据卡顿现象，能更稳定的监控生产状态。

此次升级后较大提高了控制系统的性能，可靠性及稳定性，为今后烧结生产线专家系统上线创造条件，为满足日后更高的“制造2025”要求打下基础。