KRUPP一次法成型机控制系统升级改造

杨建忠

（广州市华南橡胶轮胎有限公司，广东　广州　511400）

KRUPP一次法成型机控制系统升级改造

杨建忠

（广州市华南橡胶轮胎有限公司，广东广州511400）

公司KRUPP一次法成型机原西门子S 5的控制系统已属淘汰产品，将其改为美国Allen-Bradley公司的ControlLogix控制系统；运用了DeviceNet远程网络；SERCOS伺服网络和Enthernet通讯等先进技术。改造后设备运行稳定。

RSLOgix 5000编程软件；Kinetix 6000多轴伺服驱动；DeviceNet远程设备网络；Ultra 3000数字伺服驱动器；paneView人机界面

P 1+2一次法成型机是我司早期进口德国KRUPP的一次成型设备，在1996年那时是很先进的。随着自动控制的飞速发展，很快西门子的S7代替了原来的S5的PLC，也就意味着S5的有关备件会趋于淘汰，且备件价格越来越贵。对控制系统的升级改造势在必行。2 0 11年对P1+2 3#机进行了整机的控制系统升级改造，改造后设备运行稳定、故障率低、产品质量也有稳步提升。基于上述情况，我们在2013年对P1+2 2#机进行了升级改造，只改了电气控制部分，经过改造公司和我司维修人员的紧密配合，整个改造工期只用了9天，比预定改造时间提前了6天。

1　改造前的设备状况

该成型机采用西门子S5控制系统，总线为INTERBUS网络。该类成型机电气控制系统所有主干备件已淘汰多年且无法采购到。现在设备有以下缺陷：

（1）CPU采用SIMENSS 5-1 5 5 U CPU948；总线为INTERBUS网络；远程IO模块为PHCENIX CONTACT interbus-s；以上模块早已停产淘汰。换下来的坏模块只能发外维修，但维修质量不是很好，修回来也用不了多久。

（2）该机台7套伺服系统是采用很古老的交流伺服驱动板（Servo module 26.39.24 A、Servo module 26.39.25A、Servo module 26.39.22A）来控制，伺服电机也是SEW的交流伺服电机。这些交流伺服驱动板的过载能力很差，一遇卡料就烧电路板，该控制板已无法买到备件，发外维修后的使用寿命很短。

（3）INTERBUS总线经常自动断电，主要原因是电气元件老化：根据我们经常处理故障的结果来看，在2006年前后很多时候是因为阀岛发热造成断电，阀岛相当于多个电磁阀的功能，如果电磁阀是一个兵，那么阀岛就是一个小型部队。一台机有6个阀岛，每个阀岛都分别控制20多个电磁阀，但此备件在市面上已很难购买。

（4）机台的三套对中系统为德国BST最早期产品，停产多年。现使用的替换备件为P1+2 1#机改造后留下的备件，故障率高，2010年11月及2011年2月曾出现过两次对中器较大故障，用时超过35 h。

2　升级改造要求

PLC：美国Allen Bradley

操作按钮开关： 施耐德

柜内元件： 施耐德

交流伺服电机减速机及驱动器：Allen Bradley

伺服系统： Kinetix6000

人机操作界面： Allen Bradley

变频调速器：Allen Bradley PowerFlex40

裁断装置： BRANSON（必能信）

电磁阀：FESTO

调速阀、接头、气管：FESTO

气源处理器： FESTO

3　改造的具体内容

3.1控制系统

（1）重新制作原有电气控制柜（橘红色）和操作箱（橘红色）美国Allen Bradley系列1756-L61 CPU；（主电柜可来厂改造）。

（2）和上位机、BST和个人PC采用以太网通讯。

（3）采用DEVICENET现场总线及远程I/ O，远程I/O采用1790系列模块。预留20%I/O点以满足今后机械系统的改造。

3.2伺服驱动器和变频控制器

（1）整机7套交流伺服全部改为AB最先进的Kinetix6000，电机更换为MPL系列的低惯量伺服电机。并加配相应的减速箱。

（2）变频器全部采用当前A B最新型号PowerFlex70系列，保证备件的供应长期性和稳定性。无需更换原有交流电机。变频器串入DEVICENET网络，方便在触摸屏上任意调节速度。

（3）传递环移动用原来的电机，但改为PowerFlex70系列的变频器控制，至少设置2段可调速度。

3.3其他部位的改造

（1）更换成型鼓编码器使编码器和现控制系统接口兼容性增加，以便在不降低成型鼓开合的速度的情况下准确控制成型鼓开合的位置。

（2）在现副机操作箱上加装一台AB 2711P -T10C4D1系列触摸屏。方便换规格和更改参数。

（3）成型鼓内压和后压辊采用比例阀控制，其压力可在触摸屏上任意调节。

（4）将成型鼓主轴箱内控制成型鼓动作的电磁阀全部更换为FESTO的电磁阀（约6个3位4通电磁阀）。

（5）将原来预成型架进出的比例电磁阀改为FESTO的3位5通的普通双电控电磁阀。

（6）预成件裁断由原来的圆盘刀裁断改为无粉尘的超声波裁断。

（7）定位灯光改造，采用天津激光研究所出品的激光灯或自行制作传动精度较高的自动灯光装置（共3套），采用Ultra 3000数字伺服驱动器来控制并接入SERCOS网络，灯架独立安装（龙门架），防止因传递环移动带来震动。

（8）BST对中系统改造（预成件和2层带束），升级为EKR PRO COM50控制系统。

（9）保留原有控制按钮功能，以便操作工能按原有操作习惯进行操作，减少操作工对设备的熟悉时间。

3.4工艺流程

改造必须按照原来的工艺流程。

4　改造的技术难点

4.1系统概述

本机采用美国A l l e n B r a d l e y公司的ControlLogix系列1756-L61 CPU控制，主要的模块都装在主机架上，采用背板通讯方式。整个控制系统应用了3种通讯方式：图1为机台主要功能模块的连接图。

（1）Enthernet通讯：通过1756-ENBT将HMI、BST和PLC三者之间联系起来，实现相互通讯和数据共享。个人电脑也可以通过路由器连接读取PLC的程序，进行程序修改和故障维修等。

（2）SERCOS网络：通过1756-M16SE模块将所有伺服驱动器通过光纤连接起来。和CPU进行通讯，执行CPU发出的相关指令。

（3）DeviceNet设备网络：通过1756-DNB模块将现场的变频器、输入输出模块通过通讯电缆连接起来，在每个模块上设置站号，通过RSNetWorx for DeviceNet软件分配每个站号的地址。

4.2软件方面

4.2.1RSLOgix 5000编程软件

RSLOgix 5000企业版系列软件设计成支持罗克韦尔自动化的Logix平台，RSLOgix 5000企业版系列软件是符合IEC 61131-3标准的软件包，为用户提供逻辑梯形图、结构文本、功能块图表、以及顺序功能图编辑器用于开发应用程序。RSLOgix 5000企业版系列软件同时也包括对轴组态及对运动控制的支持。

图1　机台主要功能模块的连接图

4.2.2RSLinx软件

RSLinx软件（9355系列）是一种为多种应用系统提供工厂层设备连接性的通信服务软件包。RSLinx可以支持和许多不同网络上的多种设备同时进行通信的多个软件应用系统。RSLinx提供了一个贯穿整个网络的友好的用户图形界面，选择一个设备并点击可以访问多种集成的组态和监视工具。一套完整的通信驱动被提供用于您的网络需要，包括传统的Allen-Bradley网路。

4.2.3网络组态软件

RSNeWorx for DeviceNet软件（9357-DNETL3）是用于DeviceNet网络进行组态和规划的工具。RSNetWorx软件允许用户为网络配置创建一个图形化界面，并配置相应的参数以定义网络。

一个DeviceNet网络要能够实现各个设备组态Supervisory Edition Machine Edition VersaView CE以及PanelView Plus。为改善嵌入式机器和管理层的HMI系统之间的可移植性，它支持编辑和再使用项目，节省开发时间，降低了工程和培训成本。图3为HMI上位机的主画面。

4.3伺服控制系统

Kinetix 6000 多轴伺服驱动器简洁有力，能够迅速、轻松、经济地满足大部分应用要求。之所以简洁有力，关键因素之一是使用之间的通信，必须要使用配置工具对其进行正确的配置。配置工具要能正确地识别一个设备的各种信息，包括设备类别、设备名称、生产商I D、产品号等标识参数，以及可配置的各项参数、参数接口等。否则，对于一个无法识别的设备，我们是不能对它进行配置的。EDS文档中的信息可以使配置工具提供信息屏幕，引导用户通过必要的步骤配置设备。图2为DeviceNet网络在现场搜索到的设备和现场各分站的分布情况（表1）。

4.2.4上位机软件

罗克韦尔的RSView企业版系列是一种HMI的软件产品，它被设计成具有通用的外观、感觉和向导以帮助H M I应用系统开发和培训时间。本机使用RSView Studio 软件，软件版本：6.0；RSView Studio™允许您在单一的设计环境中创建应用系统。它可以LogixTM，提供了真正运动控制和顺序控制的集成。其他类型的自动化系统要求多台控制器和软件包。由于Logix的完全集成，现在这些功能可通过一台控制器和一个软件包实现。运动控制功能嵌入在RSLogix 5000TM 编程软件和ControlLogix控制器内。顺序控制、运动控制和传动控制使用一个软件包的结果是：减少用在机械组装、实施和维护方面的时间和费用，同时还提高了性能。时间和金钱的重大节省，外加杰出的性能是Kinetix 6000一体运动控制的新一代产品的要素。

图2　DeviceNet网络在现场搜索到的设备

图3　HMI上位机的主画面

表1　P1+2 3#机远程模块列表

多轴伺服驱动器的接线图如图4、图5。

图4　主电路伺服驱动器的接线图

5　施工与调试

5.1施工

由于改造时间只有15天，时间紧迫，在确保施工安全的前提下，制定详细的施工进度表。

（1）每天合理安排电工、钳工和焊工的工作，确保人员即不会窝工。也不会相互影响。

（2）如无特殊情况，必须按照施工进度表完成当天的工作，并且每天加班到21点以后，把整个工作尽量往前赶。

（3）每天下班前向副部长汇报当天的工作和整个改造进度。

5.2调试

（1）电气接线完成后，首先检查线路有无短路和对地，再进行分级送电。

（2）设备通电正常后，首先检查所有急停要安全可靠。

（3）按照机台的部位进行分开调试，先调试各个部位的手动程序，再调试机台联动。

（4）空负荷试机正常后，成立负荷试车小组并召开相关会议，明确各部门的职责和任务。

（5）负荷试车前要进行安全验收，并对试机的操作工进行安全培训。

6　设备改造后的效果

（1）采用美国AB的控制系统，保证了系统的正常运行，降低故障停机率。

（2）预成件采用了超声波裁断，改善预成件接头质量，同时延长皮带的使用寿命。

（3）采用了带中文界面的人机界面，更换规格、调整参数和故障检修等都很方便快捷，还减少了对新操作工的培训时间。

（4）对中系统采用了BST公司最新的CCD Pro的镜头，调整和检修更简单直观。

图5　激光灯伺服驱动器的接线图

7　结束语

此次改造从施工到正式投产只用了9天内，并且在负荷试车期间只出现了1条废胎。这有赖于吸取上一台机改造的成功经验。该设备运行至今已有半年多的时间了，设备运行稳定、故障率低；已完成14″ 10个规格的生产验证，产品质量和改造前持平，175/70R14 S_1015 动平衡：96.77%；TUO：96.07%。班产量最多250条。达到了较理想的改造效果。

［1］ RSLogix5000 DeviceNet模块用户手册.

［2］ RSLogix5000 EnterNet IP模块用户手册.

［3］ Logix5000控制器系统参考手册.

［4］ Kinetix6000多轴伺服驱动器安装手册_中文版.

（XS-02）

KRUPP one-step building machinecontrol system upgradingading

KRUPP one-step building machinecontrol system upgrading

Yang Jianzhong
(Guangzhou south China rubber tyre co., LTD., Guangzhou, 511400,Guangdong)

Siemens S5 controlsystem in KRUPP one-step buildingmachine have been eliminated . Using the DeviceNet remote network，advanced technology such as SERCOS servo network and Enthernet communications, this paper changed it to AmericanControlLogix control system which produce by Allen - Bradley in American .The equipment operaties stability after transforming.

RSLOgi x 5000 programming software; Kineti x 6000 multiaxial servo drive; DeviceNet network remote devices; Ultra 3000 digital servo drive; PaneView man-machine interface

TQ330.493

1009-797X（2015）01-0044-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.01.009

杨建忠（1972-），男，毕业于湖南省湘潭市机电专利学校，大专学历，电机电器专业，主要从事设备管理工作。

2014-04-15