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   作者：中達(dá)電通華南大區(qū)FAE  林星華

   【摘要】本文主要介紹臺達(dá)PLC的DeviceNet現(xiàn)場總線和HMI的Ethernet網(wǎng)絡(luò)如何在紙箱印刷機(jī)械上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。 

   【關(guān)鍵詞】PLC；DeviceNet；紙箱印刷機(jī)械

   DeviceNet是具有優(yōu)良施工性能的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，廣闊的覆蓋應(yīng)用領(lǐng)域，從終端組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器件等都能容易地連接到該網(wǎng)絡(luò)中，使設(shè)備和生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都能降低成本和節(jié)約時(shí)間，同時(shí)為客戶進(jìn)一步增加附加價(jià)值。

   1 紙箱印刷機(jī)械電氣控制原理

   瓦楞紙箱是包裝行業(yè)不可缺少的材料，在儲運(yùn)環(huán)節(jié)中擔(dān)任著重要角色。瓦楞紙箱生產(chǎn)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)楞紙板的多色套色印刷、開槽、模切、半成品紙箱收集等工序。

    由于設(shè)備龐大，每一個(gè)機(jī)臺在更換生產(chǎn)或保養(yǎng)等特殊時(shí)候，可能需要分開機(jī)臺，因此機(jī)臺都安裝滑輪，再固定在軌道上。由于該設(shè)備的分散控制特點(diǎn)，正是應(yīng)用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)控制的主要原因。每個(gè)工藝的機(jī)臺都可以移動分合操作，除了有獨(dú)立的參數(shù)設(shè)定和控制，還需要監(jiān)控其他機(jī)臺的狀況，因此臺達(dá)HMI的Ethernet方式一機(jī)多屏的快速數(shù)據(jù)傳輸功能，配合DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)連接正好滿足了該需求。控制示意圖如圖1。
  
                  
                                    圖1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制示意圖

   DeviceNet是一種比較合適的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案，采用臺達(dá)PLC的DeviceNet現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)分散控制的網(wǎng)絡(luò)整合。這一款紙箱印刷機(jī)械每一個(gè)機(jī)臺都有6個(gè)或以上的機(jī)械定位，由于臺達(dá)SV系列PLC目前只有4路AB相高速計(jì)數(shù)器，所以每個(gè)機(jī)臺會用到2臺SV的PLC。而每一部分的微小調(diào)節(jié)都是利用變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器，配合PLC的高速計(jì)數(shù)器判斷完成，而臺達(dá)的SV系列PLC和E系列變頻器都有相應(yīng)的DeviceNet現(xiàn)場總線解決方案。如圖2所示。
  
                 
                               圖2 工作示意圖

    每一個(gè)機(jī)臺的PLC通過DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)連接起來，相互之間交換所需信息，以及控制命令，達(dá)到在其中一個(gè)機(jī)臺能夠監(jiān)視各部分器件的狀況，控制和調(diào)整每一部分機(jī)構(gòu)，或緊急停止遠(yuǎn)程其他機(jī)臺的效果。這樣做，一方面同時(shí)免去繁多的硬接線，另一方面可以在多種產(chǎn)品同類部件間實(shí)現(xiàn)互換性的同時(shí)，減少配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時(shí)間。通過DeviceNet總線，可以根據(jù)位移實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器輸出頻率，調(diào)整加減速線性，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟停，以及配合旋轉(zhuǎn)編碼器測量位移位置，達(dá)到精確定位的效果。同時(shí)監(jiān)控變頻器的工作狀況（包括運(yùn)行狀態(tài)、輸出頻率、輸出電流、報(bào)警內(nèi)容等）。通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)的觸摸屏可以直接設(shè)定遠(yuǎn)程每一個(gè)機(jī)臺的PLC參數(shù)，以及收集該機(jī)臺的工作狀況和報(bào)警信息。這樣通過DeviceNet的直接互相連性不僅改善了設(shè)備間的通信，同時(shí)提供了相當(dāng)重要的故障診斷功能，實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能的工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。

   2 控制系統(tǒng)構(gòu)成

    控制系統(tǒng)配置如表1所示。

                                     表1 控制系統(tǒng)配置
  
              
 
   控制架構(gòu)圖如圖3所示。
  
                   
                                  圖3控制架構(gòu)圖

    由于版面原因，編碼器數(shù)量不能全部標(biāo)示出來。另外，各個(gè)機(jī)構(gòu)的位置調(diào)整，只是在更換生產(chǎn)料號時(shí)才動作，因此客戶為了節(jié)省成本，每個(gè)機(jī)臺只安裝2臺變頻器作調(diào)速定位，依靠外部接觸器切換各個(gè)機(jī)構(gòu)的電機(jī)工作，因此每次最多只有2個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)同時(shí)動作。人機(jī)界面通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)，先訪問DeviceNet控制層的主站送料部PLC，再通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)訪問到各個(gè)從站PLC。每一個(gè)機(jī)臺的2個(gè)PLC通過RS485的PLC-Link方式交換數(shù)據(jù)。地址（Node Address）分配如表2、3所示。

                                   表2 地址分配1
 
                

   由于設(shè)備層是各自PLC站點(diǎn)下屬的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，因此可以定義相同的節(jié)點(diǎn)地址也不會產(chǎn)生干涉，反而方便編程（例如，套色1到套色4機(jī)構(gòu)相同，都可以使用相同的PLC程序）。

   表3 地址分配2
  
             

   3 DeviceNetBuilder軟件調(diào)試

   3.1 通訊連接

    通訊參數(shù)設(shè)定好后，選擇“網(wǎng)絡(luò)—在線”，即可以搜索網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，當(dāng)搜索完畢后，選擇00號主站網(wǎng)絡(luò)，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備。選擇10號主站網(wǎng)絡(luò)，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備，如圖4所示。
  
                 

             
            圖4 選擇10號主站網(wǎng)絡(luò)，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備

   3.2 模塊參數(shù)設(shè)置

   用鼠標(biāo)左鍵雙擊DNET Scanner主站模塊圖標(biāo)，可以進(jìn)入主站模塊的“掃描模塊配置”工具，設(shè)定從站的掃描列表，以及寄存器的對應(yīng)設(shè)備（地址）映像表：

   分別連接到套色1、套色2、套色3、套色4、開槽、模切、收集的主站PLC，切換到各個(gè)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)，并且編輯地址影射表，如圖5所示。
  
               

             
                             圖5 編輯地址影射表

   配置好后，將PLC工作模式切換到停止，選擇“網(wǎng)絡(luò)—下載”，將設(shè)定好的參數(shù)下載到DeviceNet模塊中，下載完畢后，再運(yùn)行重新PLC。檢查主站DVPDNET-SL的“MS LED”和”NS LED”指示燈都是綠色，并顯示DeviceNet的通訊節(jié)點(diǎn)號。這樣DeviceNet的設(shè)定工作就基本完成。

   4 結(jié)束語

   該設(shè)備整臺機(jī)器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而設(shè)計(jì)制造，最高送料頻率是200張/分鐘，最大進(jìn)紙尺寸1200×2400（毫米），能夠快速換單，操作調(diào)整方便，自動歸零和自動復(fù)位。所有間隙或定位數(shù)字化電動調(diào)整。通過人機(jī)界面可儲存常用訂單，實(shí)現(xiàn)快速換單操作。而整套設(shè)備的技術(shù)亮點(diǎn)在于總線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，一方面簡化設(shè)備制造的配線工作，減少配線時(shí)間，提高配線精確性；在生產(chǎn)現(xiàn)場建造或組裝設(shè)備時(shí)，不再需要特殊配線規(guī)則和詳細(xì)數(shù)據(jù)，或特殊培訓(xùn)，簡化了設(shè)備安裝工藝；另一個(gè)方面提高了設(shè)備用戶的監(jiān)控和維護(hù)效率，通過總線網(wǎng)絡(luò)可以減少生產(chǎn)和維護(hù)的工作，參數(shù)設(shè)定完畢后可以通過保存到HMI的配方，減少相同工藝的重復(fù)生產(chǎn)的調(diào)整和設(shè)置工作，使生產(chǎn)工作標(biāo)準(zhǔn)化，便于設(shè)備管理。并可以實(shí)現(xiàn)快速的網(wǎng)絡(luò)故障信息診斷，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。總而言之，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是很好的應(yīng)用工具。

   作者簡介：

   林星華，出生于1974年2月，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，具有十多年的自動化領(lǐng)域技術(shù)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，目前就職于中達(dá)電通華南大區(qū)，負(fù)責(zé)臺達(dá)PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)支持。