六月底,张力控制系统的新系统如约到货。
三个巨大的木箱从货车上卸下来的时候,总装厂的工人们围了一圈。木箱表面印着精密仪器的标志和“向上”“防潮”“轻放”等字样,叉车小心翼翼地托起第一个木箱,缓缓驶入车间。张瑞站在门口,手里拿着到货清单,一项一项地核对。传感器、控制器、伺服驱动器、电缆、接头、软件光盘、技术手册——所有部件都在清单上,一件不少。
供应商的工程师姓林,三十出头,是国内工业自动化领域小有名气的技术专家。他拆开木箱后没有急着动手安装,而是先把所有的部件摆在车间的地面上,用手机拍了一张照片,发给自己的技术团队存档。然后他站起来,环顾了一圈总装车间的环境,目光在供电线路和接地系统上停留了几秒。
“张工,车间的供电接地系统我需要测一下。”
张瑞带着林工去了配电室。林工从工具包里掏出一台手持式接地电阻测试仪,夹在接地母排上,按下测试按钮。仪器屏幕上跳出一个数字——零点八欧姆。林工皱了皱眉,又测了一次,零点七九。他收起测试仪,转过身对张瑞说:“接地电阻偏高。按照我们系统的要求,应该控制在零点五欧姆以下。零点八虽然勉强能用,但抗干扰余量不够。建议你们改造接地系统。”
张瑞的眉头也皱了起来。改造车间的接地系统不是小工程——要挖开地面重新敷设接地极和接地母线,至少需要一周时间,而且车间要停产。但如果不改,新系统的抗干扰能力会被削弱,万一再出现电压波动导致的问题,那花大力气升级系统就失去了意义。
“我请示一下秦总师。”张瑞掏出手机。
电话接通后,张瑞把情况说了一遍。秦念沉默了几秒钟,然后说了一句让张瑞没想到的话:“接地系统改造,不只是为你这一台设备。总装厂的老配电系统早就该升级了,这个问题其他精密设备也遇到过。你去找厂领导,就说是我说的,借这个机会把全厂的接地系统统一改造一遍。一次投入,长期受益。”
张瑞去找了总装厂的厂长。厂长姓孟,是个五十多岁的山东人,在厂里干了三十多年,从钳工干起,一路做到厂长。他听张瑞说完秦念的意见,没有犹豫,当场拍板:“接地系统改造,全厂做。明天就安排施工队进场。张力控制系统的安装调试先做准备工作,等接地搞完了再上电。”
接地系统的改造用了整整十天。施工队挖开了车间外面的地面,重新敷设了铜包钢接地极,用扁钢焊接成网格状的接地母线,最后测得的接地电阻降到了零点三欧姆。林工在配电室里看着测试仪上的数字,满意地点了点头。
七月中旬,新系统的安装正式开始。
林工带来了一个三人团队,和张瑞的工艺团队并肩作战。传感器被安装在缠绕机的关键位置,信号电缆全部换成了双层屏蔽的高频电缆,穿金属软管敷设。控制器被安置在一个专门的电气柜里,柜内加装了温控风扇和防尘过滤网。伺服驱动器的参数一项一项地设置,每一项都要根据车间的实际工况微调。
安装过程中遇到的第一道坎是通讯。
新控制器和缠绕机原有控制系统之间的数据交换协议不兼容。原有的系统用的是十多年前的现场总线标准,而新控制器只支持新一代的工业以太网协议。这个问题在技术方案论证阶段被忽略了——供应商默认用户会同步升级整个控制系统,但总装厂的缠绕机主体结构没有换,老系统的通讯模块无法直接接入新网络。
林工给出的解决方案是加装一个协议转换网关——一个小巧的工业计算机,负责把老系统的数据打包成新协议格式,发送给新控制器,同时把新控制器的指令翻译给老系统执行。这个方案理论上可行,但网关的开发和测试需要时间。
张瑞把这个情况报告给了秦念。秦念问了一个问题:“网关方案有没有引入额外的延迟?张力控制是实时性要求极高的系统,任何通讯延迟都会影响控制精度。”
张瑞已经想到了这个问题。他和林工商量了,选用的网关设备是工业级实时以太网网关,标称延迟小于零点一毫秒。但这个数字是理论值,实际表现需要验证。
“那就验证。”秦念说,“在安装完成之前,先把网关搭起来做延迟测试。如果延迟超过零点二毫秒,换方案。”
验证花了三天。张瑞和林工搭建了一套测试环境,用示波器同时测量控制器的输出信号和网关转发后的信号,计算两者之间的时间差。测试了一千组数据,最大延迟零点一五毫秒,平均零点一二毫秒,在可接受范围内。
网关方案通过了。
七月下旬,新系统完成了全部硬件安装和通讯调试。张瑞站在操作台前,看着屏幕上跳出的自检完成信息,手指悬在启动按钮上方,迟迟没有按下去。身后站了一排人——林工和他的团队、车间的操作工人、工艺工程师、质量工程师,还有临时从研究所赶来的陈主任。
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