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摘要： 柳钢防城港钢铁基地2030冷轧厂的连退镀锌机组使用的自动控制系统是GE公司的C80-HPCi 控制系统，本文主要介绍该系统的软硬件结构和特点，同时重点对系统在连退机组应用中遇到的问题（如生命信号丢失故障）进行研究。
关键词：连退机组;C80-HPCI控制系统;生命信号
1、前言
GE的C80-HPCI控制系统，它是一款应用于多行业的高性能控制器，广泛应用于冶金、采矿、电力、起重机、造纸、石油天然气、军工、试验台和基础设施项目广泛的应用，特别是适用于需要同时控制和协调多个驱动设备的过程。本文对该系统结构及在连退镀锌机组的应用情况和在调试和试生产阶段发生的HPC生命信号丢失问题的原因分析和解决方案进行阐述。
2、HPCI控制器硬件结构
我厂应用的C80-HPCi控制系统，HPCI控制器（如左图所示）采用VME框架结构，全部为前端开口，不需后部连线，日常维护方便。控制器的CPU板为GE公司生产的 RXI-042，采用premium core 酷睿i7 2.5GHz处理器，带所有标准I/O功能的COM express CPU模块，可拓展4PCI插槽 ，运算速度快，功能强大，自带5X以太网10/100/1000BASE-T1微型PCI express插槽（适用于GSM/LT多达4个RS232或光耦合422/485端口高性能512 kbyte NVRAMDisplay端口内部和外部USB端口（2.0/3.0），用于SSDCFAST插槽的NVRAMSTA接口。
1） PCIbus 总线协议下有各类标准功能板，可以涵盖各种现场总线的接口板、输入输出板、高速计数板、编码器板等，适合不同功能的C80- HPCi控制系统在连退镀锌线上的应用研究配置需要。
2）HPCi控制器通过 VxWorks5.5 多任务实时操作系统，允许建立多个任务环境进行多个任务通讯数据的交换，同时实时性又意味着能够快速响应外部事件中断。整条生产线按照区域和功能使用了六个控制器，分别控制入口段、清洗段、处理段、平整段、出口段和跟踪系统，通过工业以太网连接通讯。每个控制器都下带有 ET200M 远程 I/O 模块，通过 Profibus-DP 总线传送输入输出信号，同时通过Profibus-DP总线与 LV7000 系列传动装置进行通讯，退火炉 PLC也通过 Profibus-DP 总线与中间区域控制器进行数据交换（系统结构示意图如下），生产线上的大型单体设备如激光焊机、板型仪、测厚仪、表检仪和涂油机等则通过工业以太网与控制器进行数据交换。
3）具有高可靠性，采用铝外壳特殊的热设计，根据环境要求可无需安装风扇也能高速NV-RAM的散热。
3、C80-HPCI控制系统软件结构
3.1、 编程软件结构
1）HPCi 中每个控制器表示一个区域或某一大型功能的控制，使用一个VME 框架，可以最多使用 4个CPU，每个CPU可以最多有32个Resources，而每个 Resource 可以运行不高于 100个Task，Task 是控制器最小下载单位。
2）每个 Resource 的程序模块是独立的，都包含有远程数据输入/输出、程序内部数据输入/输出、程序功能实现以及通讯监测等功能模块。根据变量地址可以快捷查询来源，便于变量查询和故障处理。
3）P80i 是用于對 C80-HPCi 控制器配置、编程和监控的编程软件，支持多机同时访问查看同一程序。
3.2 、l/O 服务器与 H PC I之间的组态连接
H M l S ERV ER （I/O服务器 ）为生产线SCANDA系统的核心，用它来实现 A lstom 的 C80-H PC I与 H M I之间的数据交换 ，同时要完成对现场的运行设 备进行监视和控制 ，以实现数据采集、设备控制 、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
HPCI控制器与人机界面 HMI （采用intouch10.2版）之间通讯是通过 OPCServer 软件实现的，控制器程序编译以后会生成变量列表的.map 文件，使用 OPC Server 将该文件读入，与 Intouch 的 OPCLink 软件连接后，才可以将设备运行状态参数显示在 HMI 的画面上，也以将操作的命令传送回控制器执行。
4、HPCI控制器在生产应用中发生的问题与解决方案
4.1、 连退的处理段 HPC 故障现象描述和前期处理方法：
1） HMI 画面处理段数据无变化，怀疑处理段 HPC 死机，查看处理段 HPC 的
IP 地址（192.168.7.103）显示网络可以 PING 通，查看 HMI 服务器查看服务器内处理段数据运行状态不变化，无生命信号丢失报警。
2） 查看 OPCLink 连接状态发现处理段 PJ01.CNT1 数据状态显示错误，重启
HMI 服务器和 OPCLink 后处理段 HMI 数据也无法显示，打开程序无法在线。
3） 打开 IE 浏览器在地址栏输入处理段 HPC IP 地址（192.168.7.103）显示
连接失败，连接其他 HPC 都能正常登录 HPC 网页。Ping 处理段 HPC IP（192.168.7.103）显示网络还能 ping 通。 临时措施重启处理段HPC和HMI 后程序恢复能正常在线监控，网页登录处理段 HPC显示正常。
4.2、连退入口的 HPC 故障现象描述：
1）生命信号丢失。
2） 打开其他程序发现有些程序能正常在线，打开 IE 浏览器登录入口段 HP）
192.168.7.101）网页可查看 HPC 状态;发现 Watch Dog Messages 信息内有任务超时信息，临时措施重启入口段 HPC 后正常。 4.3其它的HPC的故障现象在这就不一一阐述了，详情见下表1。
4.4 HPC出现生命信号丢失故障，会造成机组紧急停车，全线设备无法动作，紧急停车很容易造成炉内带钢发生瓢曲或断电，对连退、镀锌连续性机组稳定运行产生非常严重的影响，故保证控制系统的稳定性显得尤为重要。
4.5、优化方案
1）针对处理段HPC的故障现象为例，我们在调试人员指导下，再次核查控制器系统的负载情况、各任务的数据量和诊断信息进行详细查证和并综合分析，发现个别子程序的数据量较大，硬件上无报错信息。
2）、对连退处理段HPC进行程序检查，重点对T00程序中的子任务（生命信号、任务状态监控等）详细检查，在连退的处理段程序 T00[TASK_CONTROL（任务状态监视）]程序页面中的“CTRLMEAS”模块有问题，这个模块是用来监控 PLC 的，在运行时十分消耗资源，容易造成 HPC 负荷过大而导致死机！故解决方法是将此模块编号取消，让这个模块在程序运行时不执行！
3）、针对连退入口段HPC的情况，处理方法：将连退入口程序 ENT1[T09]的 Watch Dog 时间由原来的 120ms 改为2000ms， ENT2[T30]的 Watch Dog 时间由原来的 3000ms 改为 5000ms，然后将连退入口程序编译并“load restart”。
4）、针对1、2#镀锌机组的入口和处理段的 HPC 故障现象。1）经程序比较，镀锌机组HPC的问题与连退机组一样，處理方法相同。
5、结语：
本文在弄清楚C80-HPCI控制系统的原理和结构后，从系统硬件、软件两方面来排查，最后找出问题在程序设计上，程序中负责任务状态的“CTRLMEAS”功能块有问题，个别子任务中watdog的时间设置不合理，会极大占用系统资源从而造成系统死机出现生命信号丢失故障，2019.年6月进行优化后至今，控制系统未再次发生类似故障，有效保证了机组稳定运行，。
参考文献
[1] C80_HPCi控制系统在镀锌线上的应用研究_《冶金动力》 2009年02期，丁钢
作者简介：
艾新荇（1984-），男，湖北随州，本科，高级工程师，自动化专业，负责自动化室工作的全面管理。
彭雁（1986-），男，湖南长沙，本科，工程师，主要分管酸轧机组的设备管理。
戴宏伟（1986-），男，湖南常德，本科，工程师，自动化专业，主要负责连退机组及工业炉的电气设备管理。
易锦龙（1988-），男，广西博白，本科，助理工程师，主要负责自动化室低压班组工作。
关键词：连退机组;C80-HPCI控制系统;生命信号
1、前言
GE的C80-HPCI控制系统，它是一款应用于多行业的高性能控制器，广泛应用于冶金、采矿、电力、起重机、造纸、石油天然气、军工、试验台和基础设施项目广泛的应用，特别是适用于需要同时控制和协调多个驱动设备的过程。本文对该系统结构及在连退镀锌机组的应用情况和在调试和试生产阶段发生的HPC生命信号丢失问题的原因分析和解决方案进行阐述。
2、HPCI控制器硬件结构
我厂应用的C80-HPCi控制系统，HPCI控制器（如左图所示）采用VME框架结构，全部为前端开口，不需后部连线，日常维护方便。控制器的CPU板为GE公司生产的 RXI-042，采用premium core 酷睿i7 2.5GHz处理器，带所有标准I/O功能的COM express CPU模块，可拓展4PCI插槽 ，运算速度快，功能强大，自带5X以太网10/100/1000BASE-T1微型PCI express插槽（适用于GSM/LT多达4个RS232或光耦合422/485端口高性能512 kbyte NVRAMDisplay端口内部和外部USB端口（2.0/3.0），用于SSDCFAST插槽的NVRAMSTA接口。
1） PCIbus 总线协议下有各类标准功能板，可以涵盖各种现场总线的接口板、输入输出板、高速计数板、编码器板等，适合不同功能的C80- HPCi控制系统在连退镀锌线上的应用研究配置需要。
2）HPCi控制器通过 VxWorks5.5 多任务实时操作系统，允许建立多个任务环境进行多个任务通讯数据的交换，同时实时性又意味着能够快速响应外部事件中断。整条生产线按照区域和功能使用了六个控制器，分别控制入口段、清洗段、处理段、平整段、出口段和跟踪系统，通过工业以太网连接通讯。每个控制器都下带有 ET200M 远程 I/O 模块，通过 Profibus-DP 总线传送输入输出信号，同时通过Profibus-DP总线与 LV7000 系列传动装置进行通讯，退火炉 PLC也通过 Profibus-DP 总线与中间区域控制器进行数据交换（系统结构示意图如下），生产线上的大型单体设备如激光焊机、板型仪、测厚仪、表检仪和涂油机等则通过工业以太网与控制器进行数据交换。
3）具有高可靠性，采用铝外壳特殊的热设计，根据环境要求可无需安装风扇也能高速NV-RAM的散热。
3、C80-HPCI控制系统软件结构
3.1、 编程软件结构
1）HPCi 中每个控制器表示一个区域或某一大型功能的控制，使用一个VME 框架，可以最多使用 4个CPU，每个CPU可以最多有32个Resources，而每个 Resource 可以运行不高于 100个Task，Task 是控制器最小下载单位。
2）每个 Resource 的程序模块是独立的，都包含有远程数据输入/输出、程序内部数据输入/输出、程序功能实现以及通讯监测等功能模块。根据变量地址可以快捷查询来源，便于变量查询和故障处理。
3）P80i 是用于對 C80-HPCi 控制器配置、编程和监控的编程软件，支持多机同时访问查看同一程序。
3.2 、l/O 服务器与 H PC I之间的组态连接
H M l S ERV ER （I/O服务器 ）为生产线SCANDA系统的核心，用它来实现 A lstom 的 C80-H PC I与 H M I之间的数据交换 ，同时要完成对现场的运行设 备进行监视和控制 ，以实现数据采集、设备控制 、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
HPCI控制器与人机界面 HMI （采用intouch10.2版）之间通讯是通过 OPCServer 软件实现的，控制器程序编译以后会生成变量列表的.map 文件，使用 OPC Server 将该文件读入，与 Intouch 的 OPCLink 软件连接后，才可以将设备运行状态参数显示在 HMI 的画面上，也以将操作的命令传送回控制器执行。
4、HPCI控制器在生产应用中发生的问题与解决方案
4.1、 连退的处理段 HPC 故障现象描述和前期处理方法：
1） HMI 画面处理段数据无变化，怀疑处理段 HPC 死机，查看处理段 HPC 的
IP 地址（192.168.7.103）显示网络可以 PING 通，查看 HMI 服务器查看服务器内处理段数据运行状态不变化，无生命信号丢失报警。
2） 查看 OPCLink 连接状态发现处理段 PJ01.CNT1 数据状态显示错误，重启
HMI 服务器和 OPCLink 后处理段 HMI 数据也无法显示，打开程序无法在线。
3） 打开 IE 浏览器在地址栏输入处理段 HPC IP 地址（192.168.7.103）显示
连接失败，连接其他 HPC 都能正常登录 HPC 网页。Ping 处理段 HPC IP（192.168.7.103）显示网络还能 ping 通。 临时措施重启处理段HPC和HMI 后程序恢复能正常在线监控，网页登录处理段 HPC显示正常。
4.2、连退入口的 HPC 故障现象描述：
1）生命信号丢失。
2） 打开其他程序发现有些程序能正常在线，打开 IE 浏览器登录入口段 HP）
192.168.7.101）网页可查看 HPC 状态;发现 Watch Dog Messages 信息内有任务超时信息，临时措施重启入口段 HPC 后正常。 4.3其它的HPC的故障现象在这就不一一阐述了，详情见下表1。
4.4 HPC出现生命信号丢失故障，会造成机组紧急停车，全线设备无法动作，紧急停车很容易造成炉内带钢发生瓢曲或断电，对连退、镀锌连续性机组稳定运行产生非常严重的影响，故保证控制系统的稳定性显得尤为重要。
4.5、优化方案
1）针对处理段HPC的故障现象为例，我们在调试人员指导下，再次核查控制器系统的负载情况、各任务的数据量和诊断信息进行详细查证和并综合分析，发现个别子程序的数据量较大，硬件上无报错信息。
2）、对连退处理段HPC进行程序检查，重点对T00程序中的子任务（生命信号、任务状态监控等）详细检查，在连退的处理段程序 T00[TASK_CONTROL（任务状态监视）]程序页面中的“CTRLMEAS”模块有问题，这个模块是用来监控 PLC 的，在运行时十分消耗资源，容易造成 HPC 负荷过大而导致死机！故解决方法是将此模块编号取消，让这个模块在程序运行时不执行！
3）、针对连退入口段HPC的情况，处理方法：将连退入口程序 ENT1[T09]的 Watch Dog 时间由原来的 120ms 改为2000ms， ENT2[T30]的 Watch Dog 时间由原来的 3000ms 改为 5000ms，然后将连退入口程序编译并“load restart”。
4）、针对1、2#镀锌机组的入口和处理段的 HPC 故障现象。1）经程序比较，镀锌机组HPC的问题与连退机组一样，處理方法相同。
5、结语：
本文在弄清楚C80-HPCI控制系统的原理和结构后，从系统硬件、软件两方面来排查，最后找出问题在程序设计上，程序中负责任务状态的“CTRLMEAS”功能块有问题，个别子任务中watdog的时间设置不合理，会极大占用系统资源从而造成系统死机出现生命信号丢失故障，2019.年6月进行优化后至今，控制系统未再次发生类似故障，有效保证了机组稳定运行，。
参考文献
[1] C80_HPCi控制系统在镀锌线上的应用研究_《冶金动力》 2009年02期，丁钢
作者简介：
艾新荇（1984-），男，湖北随州，本科，高级工程师，自动化专业，负责自动化室工作的全面管理。
彭雁（1986-），男，湖南长沙，本科，工程师，主要分管酸轧机组的设备管理。
戴宏伟（1986-），男，湖南常德，本科，工程师，自动化专业，主要负责连退机组及工业炉的电气设备管理。
易锦龙（1988-），男，广西博白，本科，助理工程师，主要负责自动化室低压班组工作。