背景
Malisko 工程公司(Malisko Engineering)成立于1994年，是一家專業(yè)自動化系統(tǒng)工程及編程的設(shè)計(jì)執(zhí)行公司。公司跨越多個(gè)行業(yè)包括釀造、包裝、醫(yī)藥、化學(xué)、工業(yè)加熱冷卻及食品加工等。
最近，Malisko 工程公司接下了Advanced Energy公司熱熔爐控制系統(tǒng)升級的項(xiàng)目。Advanced Energy公司是一家流體動力管理系統(tǒng)、熱能設(shè)備及其他能源系統(tǒng)和組件的制造商。隨著溫度范圍超過850°C，這種快速溫度循環(huán)（RTC）熔爐用于與大系統(tǒng)和機(jī)器整合前的組件啟動。“百分百確保熔爐運(yùn)行正確的發(fā)熱量并執(zhí)行精確的組件啟動，”Malisko工程公司資深系統(tǒng)工程師Dan Malyszko說道。“任何故障或失誤都可能導(dǎo)致組件損壞，從而加劇成本。”
Advanced Energy公司的RTC熔爐自90年代中期就開始投入使用，至今無發(fā)生大故障，系統(tǒng)包括Opto 22 G4LC32控制器與分布式I/O遠(yuǎn)程通訊。該控制系統(tǒng)現(xiàn)在仍十分可靠，但基于Windows 95的古老電腦連接ARCnet，主導(dǎo)系統(tǒng)的人機(jī)界面時(shí)常發(fā)生大的系統(tǒng)錯(cuò)誤。
Advanced Energy試圖恢復(fù)PC來修復(fù)這一問題，但是又面臨一個(gè)新的問題。自從熔爐設(shè)計(jì)制造后，Opto 22 (www.opto22.com)已經(jīng)開發(fā)了新一代速度更快更智能的控制器、I/O和軟件。Advanced Energy了解到有更好的新硬件后，他們即能獲得更好的性能和優(yōu)勢。除此，盡管Advanced Energy在10多年的使用中，控制系統(tǒng)硬件沒有出現(xiàn)過任何問題，但卻不能保證備件
永遠(yuǎn)有庫存。為此，Advanced Energy找到一家工程公司幫助他們升級熔爐的控制系統(tǒng)，并基于Opto 22新一代的軟硬件重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
“客戶長久以來堅(jiān)持使用Opto 22的硬件，源于它的可靠表現(xiàn)，但是他們在升級和編程方面需要幫助。”Malyszko說道。Opto 22代理公司Malisko 工程公司拜訪了Advanced Energy，了解他們對新組件的需求及升級策略。Malyszko自己也在最近剛完成了一個(gè)長期項(xiàng)目，協(xié)助New Belgium啤酒廠的首席自動化工程師完成了該廠的Opto控制系統(tǒng)的升級。
I/O
Advanced Energy很高興聽到Malisko 工程公司在Opto 22硬件方面的豐富經(jīng)驗(yàn)。升級首先移除了早期的I/O處理器，用最新的SNAP-PAC-EB1智能處理器代替。此款智能處理器能夠進(jìn)行智能通訊和I/O處理功能如閉鎖、計(jì)數(shù)、脈沖和事件響應(yīng)。更值得注意的是，EB1擁有熱電偶線性和PID控制，這兩項(xiàng)是熱能處理上的常用功能，例如Advanced Energy的熔爐就用到以上功能。
“我們應(yīng)用新的SNAP 智能處理器的內(nèi)置PID功能為熔爐重新配置了溫度區(qū)PID控制，”Malyszko解釋道，“早期的控制硬件執(zhí)行PID控制采用傳統(tǒng)的指令且每個(gè)機(jī)架約4個(gè)環(huán)路。同時(shí)，由于I/O機(jī)架的空間限制，處理PID所需的輸入、輸出有一定困難。因此，新系統(tǒng)的PID控制的可編程性有了更大的提升，EB1可同時(shí)處理多達(dá)96個(gè)回路。”
熔爐控制系統(tǒng)中的I/O包括控制速度和電流電壓強(qiáng)度的模擬輸出模塊、開關(guān)電源的數(shù)字輸出模塊及從熔爐的K型熱電偶中接收溫度輸入的熱電偶模塊。
此次升級項(xiàng)目能夠成功的關(guān)鍵是Opto 22新的SNAP系列有極佳的向后兼容性，這就意味著控制器和I/O的交換無需I/O做大的變動?？傊?，Malisko 工程公司能將熔爐所有內(nèi)部設(shè)備和熱電偶的現(xiàn)有配線都集成在模塊化的I/O底板上。使用現(xiàn)有的現(xiàn)場設(shè)備和布線，升級更便捷，熔爐的停工期也縮短了。Malisko制造的I/O底板也包含了EB1智能處理器，它與SNAP-PAC-S1控制器互相通訊。選擇獨(dú)立式控制器是因其強(qiáng)大的處理能力（較之它的上款速度約16倍）和小巧的體積。
“對于熔爐項(xiàng)目，我們只有有限的空間，所以設(shè)計(jì)一個(gè)控制方案并在現(xiàn)有空間內(nèi)進(jìn)行翻新對我們來說非常重要。”Malyszko說道。
軟件和編程
SNAP-PAC-S1控制器使用PAC Project編程，它保留了原有的外觀，使用起來和老版軟件類似，但卻支持S1更多強(qiáng)大的功能。對于系統(tǒng)編程要求較高，熔爐過程的許多部分依賴由Forth編程語言開發(fā)出的慣用指令。這些外部指令無法導(dǎo)入PAC Project，這樣就需要將指令反處理、再復(fù)制。Malisko Engineering將New Belgium啤酒廠的類似系統(tǒng)配置借鑒在此次項(xiàng)目升級上，Malyszko覆蓋了外部的指令庫并使用OptoScript代碼寫了類似指令來復(fù)制原有功能。OptoScript是一個(gè)編程工具，腳本語言類似Visual Basic、C和C++，這樣當(dāng)控制功能涉及“if-then-else”、復(fù)雜的計(jì)算或字符串處理時(shí)，它能擴(kuò)展Opto 22的標(biāo)準(zhǔn)化流程圖編程。
“擁有一款控制軟件既有流程圖又有靈活的腳本工具的確非常的棒。”Malyszko說道。
Advanced Energy的HMI也需要升級。OptoDisplay（舊版軟件套裝的一部分）通過ARCnet和PC通訊，提供了方法管理和進(jìn)程視察。從HMI到PAC Display的升級，能通過以太網(wǎng)和任意聯(lián)網(wǎng)的PC進(jìn)行通訊。（此種通訊由OptoOPCServer軟件完成，用于集成Opto 22控制器系統(tǒng)和任意OPC用戶）
Opto 22的新一代軟硬件集合了編程和Malisko Engineering制造的模塊化底板，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案既保留了原有的外形和原有控制系統(tǒng)的使用性。Malisko Engineering在接受現(xiàn)場測試之前充分模擬了新熔爐控制系統(tǒng)。經(jīng)過一系列程序測試后，新系統(tǒng)在正式采用前被證實(shí)了現(xiàn)場的可用性。在項(xiàng)目的每個(gè)階段，Malyszko都咨詢OPTO 22的免費(fèi)產(chǎn)品支持，獲得了非常寶貴的建議。
“Opto的技術(shù)支持簡直棒極了！”Malyszko說道，“這個(gè)項(xiàng)目前后只花了一個(gè)半月，從計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)到編程，OPTO在過程中的每一步都為我們提供支持和幫助。當(dāng)系統(tǒng)在客戶現(xiàn)場終于完成了安裝，我們盡量縮短停工期，從運(yùn)行熱量值，確保一切都正常只用了短短2天時(shí)間。”
Advanced Energy對項(xiàng)目能如此快速又成功感到非常滿意，主要因?yàn)楸绕鹬匦沦徺I一套新系統(tǒng)，升級在成本上有了很大的節(jié)約，同時(shí)Malisko Engineering能在如此短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)完成，著實(shí)為他們節(jié)約了時(shí)間和成本。
“有大批量的產(chǎn)品推動著RTC，任何的停工都有可能對整個(gè)生產(chǎn)帶來不利影響，縱觀整個(gè)工業(yè)制造，還有無數(shù)個(gè)類似這樣的熔爐工程。我想我們的經(jīng)驗(yàn)或許可以幫助到那些正在考慮升級控制系統(tǒng)的公司。”Malyszko說道。