陕西有色榆林新材料有限公司
摘要：阳极焙烧多功能天车是生产预焙阳极炭块的重要设备，在电控系统中采用PLC控制、现场总线控制网络、变频器等先进技术，实现了天车各种功能自动控制。我公司使用的是CompactLogix控制系统1769-L35CR，此系列CPU采用的ControlNet控制，同轴电缆柔性差，极易损伤，经常造成整车网络故障，加之1769-L35CR系列更新换代，所以对焙烧多功能天车网络系统进行升级，整车电气系统实现了EtherNet/IP网络控制系统，驾驶室人机界面，便于操作、维修，故障率低，大大提升了焙烧多功能天车的综合性能。
关键词：多功能天车；ContrlNet；EtherNet/IP
概述
陕西有色榆林新材料有限责任公司阳极分公司有3个阳极焙烧车间，焙烧工序共有多功能天车6台(其中4台安装在两个54室焙烧炉厂房内，2台安装在一个36室焙烧炉厂房内)，阳极焙烧多功能天车是阳极焙烧炉的专用操作设备。在跨度为33.8米轨顶标高为12.98米的培烧工序天车轨道上运行,具有完成阳极熔烧炉运行行所要求的全部功能。这些功能有：
(1)利用其阳极夹具从培烧工序的北端生炭块编组机上抓取七块一组竖直排列的生阳极炭块（也可同时抓取两组）放在培烧炉室中进行生炭块装炉作业。
(2)利用其卸料管把料仓内颗粒状的填充焦填充到焙烧炉室内生阳极炭块周围。
(3)在出炉前利用其吸料管从焙烧炉室内吸出炭块周围的填充焦。
(4)利用其阳极夹具从焙烧炉炉室中取出七块组竖直排列的焙烧阳极炭块(也可同时抓取两个炉室的两组),并把这些炭块放在工序北端的解组机上，把竖直排列的阳极炭块分解，成横排炭块，熟炭块出炉作业。
(5)从焙烧炉南端填充料坑或解组料仓中的填充焦吸到天车料仓中。
(6)燃烧系统移炉时用10T电动葫芦吊运(燃烧架、鼓风架、热电偶架、排烟架、测温测压架、冷却架、炉墙机等)。
(7)吊运熔烧工序内各种维修材料和小型辅助设备。
(8)把除尘器收集的焦粉从灰中卸载到地面的料仓中。
1. 多功能天车PLC控制系统升级改造的必要性
我公司焙烧多功能天车电气控制系统通过ContrlNet进行通讯，通信速度慢，驾驶天车作业过程中，出现操作滞后的现象，而且经过6年长期在高温的环境下连续运行，同轴电缆柔性差，极易损伤，网络通讯经常故障。
随着工业的快速发展，电气产品的升级换代，备件的采购难度的加大，不能满足现场使用，1769-L35CR系列2015年停产淘汰，现在主流CPU例如：（1769-L36ERM、1769-L32E、1769-L35E、1769-L30ER、1769-L33ER)。严重影响炭素阳极焙烧的正常生产。为了保障天车的平稳运行，适应当代电气控制技术的发展，对整车的电气系统进行PLC改造升级势在必行。
2.ControlNet和EtherNet/IP的优缺点
ControlNet是由美国罗克韦尔自动化公司于1997年推出的一种新的面向控制层的实时性现场总线。ControlNet在单根电缆上支持两种类型的数据传输。一是对时间有苛求的控制信息和I/O数据，保证不受其他信息干扰，具有确定性和可重复性，二是无时间苛求的信息发送和程序上/下载。ControlNet采用生产者/消费者的数据通信模式，不仅支持传统的点对点通信，而且允许同时向多个设备传递信息。
随着互联网技术的发展与普及推广，Etherntet技术也得到了迅速的发展，并使Ethernet全面应用于工业控制领域。EtherNet/IP是一种开放式的工业以太网网络，可以通过部署设备级环网（DLR）实现单故障容错环网网络，即在环形网络上有单一故障点的情况下，网络仍能正常通信。DLR环网无需使用其他交换机即可进行自动化设备的互联，并且具有介质冗余、快速网络故障检测和快速恢复网络的能力。当出现网络断点时，DLR可以在2~3ms内恢复网络，由于现场设备的RPI时间一般为10~100ms，因此DLR环网出现单一断点时可以保证网络的正常运行，进而保证控制设备的正常运行。
而与ControlNet相比，EtherNet/IP具有明显的优点：应用广泛，通信速率高，成本低廉，资源共享能力强，可持续发展潜力大。
3.软硬件同时升级，扩展操作系统及平台支持
在硬件升级过程中，利用AB工具，重新对处理器选型，并更换控制处理器1769-L35CR为1769-L36ERM，同时更换ControlNet网络通讯的FLEX IO及触摸屏。将二级站网络适配器1794-ACN15更换1794-AENT，同时将CPU通过ControlNet网络与触摸屏及网络适配器的同轴电缆换成EtherNet/IP网络通讯线缆,如图1，图2。
由于现场原有的2711-T10C8 触摸屏已无法采购到备件，所以在本次改造中全部升级替换为最新的2711 PVP6系列触摸屏。触摸屏通过EtherNet/IP网络与CompactLogix 进行通信。2711 PVP6系列触摸屏采用Windows CE 6.0操作系统，配备VIA 1.0 GHz高速处理器和高速USB 2.0端口。该系列触摸屏拥有丰富的软件功能，其中包括FactoryTalk® ViewPoint、面板（Faceplate）、FTP、VNC、Symbol Factory图库、PDF查看和SMTP等。支持最新的基于WinCE6.0的逻辑模块和基于罗克韦尔自动化的ActiveX控件的扩展，扩展了操作系统和平台的支持。
图2 改造后网络连接
在软件上使用AB公司的编程软件RSLogix 5000,把原有的1769-L35CR的程序上载到电脑里，再RSLogix 5000把原有标签进行修改、程序的编辑，利用RSLinx对网络结构重新刷网，做网络组态，从CompactLogix到EtherNet/IP工业以太网通讯控制的升级。
4.安全隐患得以避免，生产运行效率提升
升级完成后，很好地满足了现场的工艺要求和环境需要，大大提高了多功能天车运行的可靠性和安全性。通过应用EtherNet/IP工业以太网环网（DLR）结构与I/O站和PVP6触摸屏进行通信，并使用超六类带屏蔽层柔性电缆，之前通信中断和行动滞后现象不再出现。
总结
本次改造是EtherNet /IP工业以太网在多功能天车中的首次应用。网络升级后，数据监控及操作间设备按钮操作响应速度更快，从而避免了由于通信延迟而导致的安全隐患，有力提升了焙烧车间的生产运行效率，同时大大减少了后续维护的工作量。
参考文献
[1]施光林,可编程控制器通信与网络[M],机械工业出版社,2006
[2]王永华,现代电气控制及PLC应用技术[M],北京航空航天大学出版社,2006.
[3]陈宇,可编程控制器基础及编程技巧,华南理工大学出版社,2001(6)
[4]美国AB. ControlLogix系统组态与编程-现代控制工程设计.机械工业出版社.2013年06月
论文作者:王放放
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/22
标签：天车论文; 阳极论文; 多功能论文; 网络论文; 触摸屏论文; 通信论文; 工序论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;