多功能天车智能升级新选择

挑战

由于铝电解车间环境复杂，多功能天车需要在高熔盐、大电流、强磁场、多粉尘和多烟气的环境中工作。改造前，现场的SLC系统通过Remote I/O网络协议与I/O分站及就地触摸屏（PVP）进行通信，所使用Remote I/O仅支持单通道，通信速度较慢，线缆硬度较高，生产中线缆易断，存在安全隐患且不便于维护。企业希望升级后的控制系统和通信网络能够更加稳定可靠，在强磁场的环境中仍能保持畅通、快速的通信和控制操作，避免意外故障。

此外，由于电解车间生产对天车设备的依赖程度达90%以上，多功能天车的实际运行率直接影响着电解车间能否正常生产。企业希望能够尽快完成24台多功能天车的升级改造工作，要求全部工作在2周时间内完成，且升级过程中不能停产。

解决方案

方案采用最新的CompactLogix 5370控制器和2711 PVP6系列触摸屏对原有SLC 产品和2711-T10C8 触摸屏进行升级，并创新性地将EtherNet/IP工业以太网作为通信网络引入多功能天车的控制通信。

CompactLogix是基于SLC 500之上的设备级控制系统，旨在为大、中型工厂自动化控制系统应用提供集成化的Logix解决方案。使用CompactLogix系统可以实现不同位置的分布式控制系统应用。一个简单的系统可以由具有一个I/O模块组以及DeviceNet通信的独立控制器组成。在更杂的系统中，可以增加其他网络、运动控制和安全控制功能。作为集成架构系统的一部分，CompactLogix控制器与所有Logix 控制器使用相同的编程软件、网络协议和信息功能，为实现所有控制策略提供一个通用的开发环境。

在网络架构方面，改造前现场主站通过Remote I/O网络协议与I/O分站及就地触摸屏（PVP）进行通信，通信速度较慢，且易发生信号中断。为满足更安全、高效的升级改造目标，降低维护成本，改造团队将现场的Remote I/O网络升级为EtherNet/IP™工业以太网。

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环网出现单一断电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。

在硬件升级过程中，利用IAB 工具，可直接将 SLC 产品所对应的CompactLogix 5370硬件替换出来，并且生成 BOM 清单，该 BOM 清单符合罗克韦尔自动化规范要求，安全可靠。

由于原系统采用的RSLogix 500 编程软件已经不兼容新的Logix 平台，需要同时对软件进行升级。方案采用嵌入式RSLogix 5000 代码转换工具，将现有的RSLogix 500程序转换为 RSLogix 5000 代码，这是升级的核心工作。

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 5370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，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。

效果

业主对设备投产后的表现非常满意，CompactLogix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，之前令业主头痛的通信中断和“飞车”现象不再出现。

本次改造是EtherNet /IP工业以太网在铝电解多功能天车中的首次应用，EtherNet /IP在信号干扰极大的强磁环境中表现出色。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，有力提升了电解车间的生产运行效率，同时大大减少了后续维护的工作量。

经历了过去十余年的快速产能扩张，电解铝产业中大量的多功能天车都已服役多年，需要升级改造。CompactLogix控制平台结合EtherNet/IP工业以太网的升级改造方案为多功能天车的智能升级提供了新选择。面对电解车间高粉尘、高温度及强磁场的恶劣环境，EtherNet/IP网络在通信的稳定性和通信速度方面均表现出色。目前，该改造方案已经得到越来越广泛的认可并在多个项目中陆续实施。未来，罗克韦尔自动化期待更多的铝电解企业实现多功能天车的智能升级，打造绿色、安全和智能化的有色金属生产基地。