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案例頻道 作者：中達電通華南大區(qū)FAE 林星華
【摘要】本文主要介紹臺達PLC的DeviceNet現(xiàn)場總線和HMI的Ethernet網(wǎng)絡如何在紙箱印刷機械上實現(xiàn)網(wǎng)絡控制。
【關(guān)鍵詞】PLC；DeviceNet；紙箱印刷機械
DeviceNet是具有優(yōu)良施工性能的現(xiàn)場網(wǎng)絡，廣闊的覆蓋應用領(lǐng)域，從終端組件、執(zhí)行機構(gòu)、控制器件等都能容易地連接到該網(wǎng)絡中，使設(shè)備和生產(chǎn)線的設(shè)計制造、安裝、調(diào)試、維護等各個環(huán)節(jié)都能降低成本和節(jié)約時間，同時為客戶進一步增加附加價值。
1 紙箱印刷機械電氣控制原理
瓦楞紙箱是包裝行業(yè)不可缺少的材料，在儲運環(huán)節(jié)中擔任著重要角色。瓦楞紙箱生產(chǎn)設(shè)備要實現(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，每一個機臺在更換生產(chǎn)或保養(yǎng)等特殊時候，可能需要分開機臺，因此機臺都安裝滑輪，再固定在軌道上。由于該設(shè)備的分散控制特點，正是應用DeviceNet網(wǎng)絡控制的主要原因。每個工藝的機臺都可以移動分合操作，除了有獨立的參數(shù)設(shè)定和控制，還需要監(jiān)控其他機臺的狀況，因此臺達HMI的Ethernet方式一機多屏的快速數(shù)據(jù)傳輸功能，配合DeviceNet總線網(wǎng)絡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)絡控制示意圖
DeviceNet是一種比較合適的工業(yè)網(wǎng)絡解決方案，采用臺達PLC的DeviceNet現(xiàn)場總線實現(xiàn)分散控制的網(wǎng)絡整合。這一款紙箱印刷機械每一個機臺都有6個或以上的機械定位，由于臺達SV系列PLC目前只有4路AB相高速計數(shù)器，所以每個機臺會用到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的高速計數(shù)器判斷完成，而臺達的SV系列PLC和E系列變頻器都有相應的DeviceNet現(xiàn)場總線解決方案。如圖2所示。
圖2 工作示意圖
每一個機臺的PLC通過DeviceNet總線網(wǎng)絡連接起來，相互之間交換所需信息，以及控制命令，達到在其中一個機臺能夠監(jiān)視各部分器件的狀況，控制和調(diào)整每一部分機構(gòu)，或緊急停止遠程其他機臺的效果。這樣做，一方面同時免去繁多的硬接線，另一方面可以在多種產(chǎn)品同類部件間實現(xiàn)互換性的同時，減少配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時間。通過DeviceNet總線，可以根據(jù)位移實時調(diào)整變頻器輸出頻率，調(diào)整加減速線性，實現(xiàn)平穩(wěn)啟停，以及配合旋轉(zhuǎn)編碼器測量位移位置，達到精確定位的效果。同時監(jiān)控變頻器的工作狀況（包括運行狀態(tài)、輸出頻率、輸出電流、報警內(nèi)容等）。通過Ethernet網(wǎng)絡的觸摸屏可以直接設(shè)定遠程每一個機臺的PLC參數(shù)，以及收集該機臺的工作狀況和報警信息。這樣通過DeviceNet的直接互相連性不僅改善了設(shè)備間的通信，同時提供了相當重要的故障診斷功能，實現(xiàn)了低成本、高性能的工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡互連。
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)量不能全部標示出來。另外，各個機構(gòu)的位置調(diào)整，只是在更換生產(chǎn)料號時才動作，因此客戶為了節(jié)省成本，每個機臺只安裝2臺變頻器作調(diào)速定位，依靠外部接觸器切換各個機構(gòu)的電機工作，因此每次最多只有2個位置調(diào)整機構(gòu)同時動作。人機界面通過Ethernet網(wǎng)絡，先訪問DeviceNet控制層的主站送料部PLC，再通過DeviceNet網(wǎng)絡訪問到各個從站PLC。每一個機臺的2個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站點下屬的獨立網(wǎng)絡，因此可以定義相同的節(jié)點地址也不會產(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—在線”，即可以搜索網(wǎng)絡中的設(shè)備，當搜索完畢后，選擇00號主站網(wǎng)絡，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡模塊和設(shè)備。選擇10號主站網(wǎng)絡，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡模塊和設(shè)備，如圖4所示。
圖4 選擇10號主站網(wǎng)絡，會顯示出檢測到的網(wǎng)絡模塊和設(shè)備
3.2 模塊參數(shù)設(shè)置
用鼠標左鍵雙擊DNET Scanner主站模塊圖標，可以進入主站模塊的“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，切換到各個設(shè)備層網(wǎng)絡，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—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)備整臺機器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而設(shè)計制造，最高送料頻率是200張/分鐘，最大進紙尺寸1200×2400（毫米），能夠快速換單，操作調(diào)整方便，自動歸零和自動復位。所有間隙或定位數(shù)字化電動調(diào)整。通過人機界面可儲存常用訂單，實現(xiàn)快速換單操作。而整套設(shè)備的技術(shù)亮點在于總線網(wǎng)絡的應用，一方面簡化設(shè)備制造的配線工作，減少配線時間，提高配線精確性；在生產(chǎn)現(xiàn)場建造或組裝設(shè)備時，不再需要特殊配線規(guī)則和詳細數(shù)據(jù)，或特殊培訓，簡化了設(shè)備安裝工藝；另一個方面提高了設(shè)備用戶的監(jiān)控和維護效率，通過總線網(wǎng)絡可以減少生產(chǎn)和維護的工作，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生產(chǎn)的調(diào)整和設(shè)置工作，使生產(chǎn)工作標準化，便于設(shè)備管理。并可以實現(xiàn)快速的網(wǎng)絡故障信息診斷，減少系統(tǒng)停機時間。總而言之，工業(yè)網(wǎng)絡是很好的應用工具。
作者簡介：
林星華，出生于1974年2月，畢業(yè)于廣東工業(yè)大學機電一體化專業(yè)，具有十多年的自動化領(lǐng)域技術(shù)和服務經(jīng)驗，目前就職于中達電通華南大區(qū)，負責臺達PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等機電產(chǎn)品的技術(shù)支持。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號