尹國鵬，薛彩霞(軟控股份有限公司，山東　青島　266042)

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用MPL系統(tǒng)升級MTC系統(tǒng)在成型機(jī)上的應(yīng)用*

尹國鵬，薛彩霞
(軟控股份有限公司，山東青島266042)

摘要：MTC系統(tǒng)的設(shè)備經(jīng)過MLC系統(tǒng)升級，解決了網(wǎng)絡(luò)浮動、操作困難，難于修改和維護(hù)、備件缺失等一系列問題。運(yùn)行平穩(wěn)可靠，掃描周期更短，響應(yīng)速度更高，平均每條胎生產(chǎn)節(jié)約10 s左右，每班提高約10%的產(chǎn)量，使上位機(jī)信息化顯示能夠保證設(shè)備故障在短時間內(nèi)得到解決。

關(guān)鍵詞：成型機(jī)；控制系統(tǒng)；力士樂;驅(qū)動器；觸摸屏;上位機(jī)

*指導(dǎo)老師：陳曉軍

0　前言

成型環(huán)節(jié)是輪胎生產(chǎn)過程中最復(fù)雜的工序，成型機(jī)的配置與操作平臺對輪胎生產(chǎn)的質(zhì)量和效率有著決定性的作用，先進(jìn)靈活的控制系統(tǒng)和友好的操作界面是成型機(jī)自動化操作的關(guān)鍵因素。過于老化／固化的控制系統(tǒng)，一方面難以滿足現(xiàn)代工藝的多變，另一方面對于維護(hù)保養(yǎng)要求極高，其中包括需要資深的技術(shù)人員、陳舊甚至早已停產(chǎn)的配件，這都給輪胎企業(yè)造成很大的負(fù)擔(dān)。即使經(jīng)過一般性改造，設(shè)備動輒停產(chǎn)半月以上，對于企業(yè)非常緊張的生產(chǎn)安排也是非常不利的，這將直接影響到訂單的完成和利潤的實(shí)現(xiàn)。因此，用一種新技術(shù)代替老版本的控制系統(tǒng)勢在必行。

1　MTC200 硬件配置和工作原理簡述

MTC-CNC系列控制器是博士力士樂公司的產(chǎn)品，研發(fā)于1988年，開始最多可以運(yùn)行16個伺服軸，在當(dāng)時屬于非常先進(jìn)的控制系統(tǒng)，后來經(jīng)過升級到32個伺服軸同步控制，MTC200于1996年完善到CNC/ PLC全程無障礙通訊 ，用于工業(yè)生產(chǎn)。其控制核心組件和上位機(jī)如圖1所示。

圖1　MTC200 板卡和人機(jī)界面BTV30

1.1MTC200硬件組成

MTC由兩塊ISA-BUS 板卡組成，分別是控制動力系統(tǒng)等的MTC-P 板卡和專用與InterBus 掛分散式工作站、閥島等的MTS-P板卡；一塊含有6個處理器和8通道數(shù)字驅(qū)動PAP板卡(PC-104) 。其主要集成功能如下：

? Interbus-S master module (PC-104)

2048 inputs / 2048 outputs

? Profibus-DP master/slave module (PC-104)

512Bytes input / 512Bytes output

? DeviceNet scanner module (PC-104)

512Bytes input / 512Bytes output

? Serial Interface module (PC-104)

2 x RS-232, 2 x RS-422

通過圖1可以看到，此上位機(jī)有非常多的功能按鈕，沒有觸摸功能，導(dǎo)致操作非常不方便；切換動作要經(jīng)過復(fù)雜的按鈕操作，對操作人員要求很高。對于客戶的技術(shù)員來說，修改配置畫面或者增加功能基本上不可能實(shí)現(xiàn)。

1.2MTC200控制系統(tǒng)簡述

基于MTC的控制系統(tǒng)非常不方便操作，更不利于功能增加，日常維護(hù)效率極低，因?yàn)榻^大多數(shù)硬件已經(jīng)停產(chǎn)，一旦發(fā)生壞件，設(shè)備只能停產(chǎn)或者用非常高的價錢從特殊渠道購買備件。于是，很多企業(yè)紛紛尋求一種在不改變現(xiàn)有電機(jī)、電纜等常規(guī)件的情況下，升級控制系統(tǒng)到最新版本來解決備件、維護(hù)技術(shù)、工藝升級可實(shí)現(xiàn)等問題的方案。MLC控制系統(tǒng)完全能夠滿足此類替換升級需求。

2　MLC控制系統(tǒng)替換升級方案

2.1整體改造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇傆[

控制系統(tǒng)SPS由現(xiàn)在主流的MPL代替，集成了以太網(wǎng)和DP網(wǎng)，其中以太網(wǎng)用來連接自主研發(fā)的第三方上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場靈活控制，畫面增刪自由，隨時滿足工藝變化和設(shè)備監(jiān)控、部套維護(hù)的需求，同時接入交換機(jī)，給程序監(jiān)控和修改提供以太網(wǎng)絡(luò)，用自己的筆記本在辦公室就可以修改程序，監(jiān)控狀態(tài)。

分布式IO的網(wǎng)絡(luò)換成Profibus，原來的inter bus網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，增刪站點(diǎn)非常難實(shí)現(xiàn)，甚至有掉站（IO浮動）導(dǎo)致輸出混亂的危險。 參見圖2。

圖2　升級結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

2.2升級方案執(zhí)行之替換MLC40

改造的第一步當(dāng)然是要替換cpu，重新布局現(xiàn)場的輸入和輸出。MLC40在結(jié)構(gòu)功能設(shè)計和使用中體現(xiàn)出很大的優(yōu)越性，它基于模塊化的控制平臺緊湊型設(shè)計，利用嵌入式PC技術(shù)，尤其是AMD Geode 500 MHz，64 MB 存儲空間，并且無需電池，斷電保持功能，沒有風(fēng)扇、硬盤等易損件，同時板載有8輸入和8輸出小于500 us的高速IO，固化只有03V或者04V兩個版本的 firaware，參見圖3。

圖3　組態(tài)IO

在IndraWorksEngineering軟件中的控制器件庫里找到MLC40后插入，設(shè)置IP地址，執(zhí)行Firmware下載刷新后，注意要重啟一次MLC。通訊成功后，組態(tài)分布式IO，這一步非常關(guān)鍵，它用于完成現(xiàn)場工作站點(diǎn)組態(tài)，因?yàn)檫@是改造項目，必須完全或者照顧大部分已經(jīng)存在的站點(diǎn)分配，才能節(jié)約后面查點(diǎn)和接線的工作量。

2.3升級方案執(zhí)行之升級驅(qū)動IndraDrive

HCS02 系列驅(qū)動器與MLC系列完美配合，是當(dāng)前主流控制驅(qū)動器，集成功率部分和控制部分兩個大模塊，包括RS232接口、編碼器仿真、快速數(shù)字量輸入輸出、24 V電源轉(zhuǎn)換等輔助輸入輸出接口。其控制部分基于Sercos網(wǎng)絡(luò)通訊，眾多驅(qū)動器與MLC形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)伺服高速響應(yīng)和精準(zhǔn)定位。在IndraWorks中新建實(shí)軸，配置好參數(shù)信息，設(shè)定地址，根據(jù)向?qū)瓿商砑印?/p>

添加完成所有的伺服軸之后，更改驅(qū)動參數(shù)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用懸在旋轉(zhuǎn)或者直線，設(shè)定模數(shù)、增益等控制參數(shù)，據(jù)左側(cè)設(shè)置向?qū)瓿膳渲?。和其他控制系統(tǒng)一樣，基于Profibus 的IO網(wǎng)絡(luò)需要伺服驅(qū)動良好接地，否則在后面運(yùn)行時候會出現(xiàn)很多奇怪的問題，比如IO站點(diǎn)丟失，伺服定位不準(zhǔn)確，不動作等互相干擾的情況。

2.4升級方案執(zhí)行之升級觸摸屏

由以太網(wǎng)傳輸至MLC40 的信息畫面，可以選擇第三方工控機(jī)，也可以選擇力士樂控制系統(tǒng)本身的工控觸摸屏IndraContol。其中第三方包括自主研發(fā)的Delphi 畫面、VB畫面、或者西門子Wincc系列甚至AB的SE系列上位機(jī)軟件都可以用來通訊，并且更改隨意，對日后現(xiàn)場維護(hù)甚至修改工藝增加動作都沒有太高的技術(shù)要求。

新的上位機(jī)畫面（圖4）包括整個設(shè)備伺服軸、關(guān)鍵部套的參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，對于整個設(shè)備工步的動作提示、停止原因和處理辦法都有顯示，而整機(jī)控制上，通過配方和參數(shù)的立體化，對滾壓、成型等關(guān)鍵動作參數(shù)修改更加細(xì)膩可視，從而保證了輪胎成型的質(zhì)量和效率。根據(jù)客戶的要求可以對班產(chǎn)統(tǒng)計、權(quán)限管理、進(jìn)行在線權(quán)限分配，使設(shè)備管理規(guī)范化。通過上位機(jī)的改造，直接把很多年前的設(shè)備與當(dāng)前先進(jìn)的理念連接起來，降低了操作難度、維護(hù)難度。

圖4　改造后的上位機(jī)主畫面

3　結(jié)束語

MTC系統(tǒng)的設(shè)備經(jīng)過MLC系統(tǒng)升級，解決了網(wǎng)絡(luò)浮動、操作困難，難于修改和維護(hù)、備件缺失等一系列問題。綜上所述，MLC系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）穩(wěn)定性好。因脫離工控機(jī)，MLC自己有獨(dú)立的系統(tǒng)，不會受到工控機(jī)上病毒或者其操作系統(tǒng)不穩(wěn)定而受到影響。CPU主導(dǎo)Sercos、Profibus、Ethernet網(wǎng)絡(luò)，不會受到下控網(wǎng)絡(luò)干擾。不需要電池等易損附件，程序可以穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

（2）經(jīng)濟(jì)性高。在設(shè)備改造過程中，除了沒有配件的過老的上位機(jī)、幾乎絕跡的ISA板需要替換外，保留了電機(jī)、電纜、甚至部分驅(qū)動器，節(jié)約了大量成本。

（3）可升級性。MLC是一個相對開放的控制系統(tǒng)，其程序界面和AB、Siemens等軟件相當(dāng)，可以運(yùn)行在XP系統(tǒng)中，承接了很大一部分的基于Windows操作習(xí)慣，在后期的維護(hù)中，保留下的老的DKC驅(qū)動器還可以用于新的IndraDrive系列電機(jī)、驅(qū)動代替，只需要簡單配置參數(shù)即可，升級簡單快速，解決了后續(xù)備件的困擾。

實(shí)踐證明，本改造方案執(zhí)行完成投入生產(chǎn)后，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，掃描周期更短，響應(yīng)速度更高，平均每條胎生產(chǎn)節(jié)約 10 s左右，每班提高約 10%的產(chǎn)量，最關(guān)鍵是上位機(jī)信息化顯示能夠保證設(shè)備故障在短時間內(nèi)得到解決，得到使用單位的一致好評。

Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine

（R-01）

Application of upgrade MTC system with MPL system in tire building machine

Yin Guopeng，Xue Caixia
( MESNAC Co.,LTD.,Qingdao 266042, Shandong, China)

Key words:building machine; control system; rexroth drive; touch screen; upper computer

Abstract:the equipment of the MTC system upgrade by MLC system, solved the network f oating, diff cult operation, diff cult to modify and lack of maintenance, spare parts and a series of problems.After upgrading the operation more smoothly and reliable, scan cycle shorter, response speed higher,each tire production save about 10 s, per shift increase about 10% of production.

中圖分類號：TQ330.493

文章編號：1009-797X(2016)13-0059-03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.13.012

作者簡介：尹國鵬，男（1984-）2007年7月畢業(yè)于山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，中級工程師，現(xiàn)在軟控股份有限公司任職工程胎控制技術(shù)主管。

收稿日期：2015-10-30