DeviceNet在无尘纸消费控制系统中的应用.docx

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1、DeviceNet在无尘纸消费控制系统中的应用摘要：本文主要介绍了DeviceNet现场总线技术和它在无尘纸消费控制系统中的应用；表达了DeviceNet现场总线的原理，特点，应用及维护等。Abstract:ThisarticleintroducedtheresearchoftheDeviceNetfieldbusintheautomationcontrolsystemoftheAirlaidprocess;itspecifiedDeviceNetsprinciple、characteristic、application、maintenanceandtroubleshootingetc.关键词

2、：现场总线，DeviceNet，开放式网络；无尘纸。Keywords:Fieldbus,DeviceNet,Opennetwork,Airlaid.1引言：无尘纸又名膨化芯材是一种高附加值的新型卫生用品。它具有卓越的高吸湿性、可靠锁水性、卫生平安性等优点，广泛应用于妇女卫生巾、成人尿失禁、婴儿纸尿裤等产品领域。为知足亚太地区对无尘纸日益增长的市场需求，世界无纺布行业巨头英国BBA集团公司于1999年度在中国天津投资成立了博爱中国膨化芯材有限公司；并安装了目前世界上最先进的无尘纸消费线，于2001年度秋正式投产，年度消费才能16000吨。无尘纸的卓越特性不但来自于高品质的消费原料，更取决于稳定可

3、靠的消费工艺。我公司无尘纸消费线的强劲产能和产品的优良品质，源自世界一流的罗克韦尔自动化公司开放式网络控制系统及设备。尤其是设备网现场总线DeviceNet的应用，不但进步了控制系统的可靠性与实时性，更极大方便了设备的操作、监控，设备维护及故障诊断与排除等。由于DeviceNet设备网是基于消费者/客户网络形式，它使控制数据可以同时到达网上的各个站点单元，网络利用率高；它允许状态切换的报文发送，可以实现更快的响应，有效地减少了网络通讯量。周期性的报文发送，提供了更好确实定性；对等通信，允许数据和状态信息在设备间进展交换；这些优点都为更高的消费率提供了有力保障。2无尘纸消费线的开放式网络控制构造

4、：我公司无尘纸消费线全套从欧洲进口,是目前本行业内最先进的设备.其控制系统吸收了美国罗克韦尔公司的全方位自动化的理念，贯穿其Netlinx体系的各级网络。align=center图1罗克韦尔自动化通讯网络示意图/align实现了从信息层Ethernet到控制层ControlNet和现场层DeviceNet的无缝连接。如图1所示.无尘纸要求较为严格的消费工艺条件，它属于一种干法造纸DryForming的经过。其根本工艺经过是：在恒温、恒湿、恒气压的环境中将粉碎的木浆、纤维、SAP、PE粉末等原材料通过成型站均匀成型，再经过喷胶、加热/熔化、热压、冷却、分切、打卷等经过，制造出合格产品。我公司的消

5、费线控制层共包括九台具有以太网功能的A-BPLC5八台和A-BSLC500一台可编程序控制器。它们分别控制：空调MainAircondition、原材料准备Rawmaterialpreparation、松卷机TissueUnwinder、热油加热系统HotoilSystem、过滤包装系统MainFiltersystem、主线控制系统MainLine、打卷系统Reel等九个工艺区域。其中六台PLC安装在位于厂房中部的马达控制中心MCC1房间的PLC控制柜内。各PLC的以太网接口都通过双绞线连接到PLC柜内的集线器HUB上。另三台PLC安装在设备现场的控制柜内，它们的以太网接口都通过光纤也连接到M

6、CC1的集线器HUB上。五台装有RSview32软件的A-B工业PC机安装在中控室内，它们的以太网接口都连接到中控室一个HUB上，再通过一根光纤也连接到PLC柜内的HUB上。该网通过HUB还与企业Intranet相连，这样一来，通过TCP/IP协议组成Ethernet网络，构成信息管理层。如下列图2所示：控制层和信息层网络示意图align=center图2控制层和信息层网络示意图/align各台可编程序控制器除挂接本地及远程I/O模块、PanelView人机界面等装置外，大多安装了DeviceNet扫描器1771-SDN或者1747-SDN，并通过DeviceNet通讯模块1336-GM5,1

7、203-GK5，1794-ADN等下挂现场智能设备，如变频器，电机软起动器，FlexI/O,9000系列光电开关等组成DeviceNet设备网，实现了对现场级装置的有效控制。DeviceNet的功能及特点：DeviceNet是基于CAN-BUS技术的一种现场总线，它是一种开放型的，符合IEC61158国际现场总线工业标准的通讯网络。DeviceNet用于现场设备与PLC之间的通讯网络，传输速率可设定为125、250、500KPBS，传输最大间隔为500米，最多节点站点为64个，允许在线组态和带电热插拔。DeviceNet支持主/从、多主、对等等通讯方式。用户的PLC可以利用控制程序及上位PC机

8、的数据，通过DeviceNet网络实现对现场设备有效监控。DeviceNet可以用罗克韦尔公司的RSNetworxforDeviceNet或者DeviceNetManager软件进展网络组态和管理。DeviceNet网络构造简单，实时性强，它采用消费者客户形式，提供了强有力的故障诊断与排除才能，是一种理想的设备层现场总线。无尘纸消费线Devicenet网络的物理构造。我公司DeviceNet网络以四台A-BPLC5-40E和一台SLC5/04为主机。PLC机本地机架上都安装了DeviceNet扫描器模块A-B1771-SDN或者1747-SDN。1771扫描器有两个通道，每个通道最多可以外接6

9、4个站一般应接63个。每个PLC利用本机网络扫描器通过DeviceNet通讯适配器1203-GK5,1336-GM5，1794-AND等来下挂本控制区域的各台现场总线设备。这些站点主要包括：A-B变频器1336F，1336E，160SSC系列，AB电机软起动器SMC150系列FLEXI/O1794系列；ARMORBlock防护型I/O组件,9000系列光电开关等。典型的DeviceNet网络采用干线支线物理构造形式。而我公司采用的是雏菊链DaisyChain的环行连接形式，利用Belden标准圆形五芯屏蔽通讯电缆将各个站点连接起来。如下列图3所示，雏菊链的DeviceNet设备通讯网络；以变频

10、器网络为例align=center图3变频器雏菊链DaisyChain的DeviceNet设备通讯网络/align由于我厂的设备分布比拟分散，某些站点之间相距较远。尤其是一些现场站点，相间隔超过100米。因此所有DeviceNet网络的传输速率都设定为125KBPS,以确保通讯可靠。除了分布式I/O,人机界面和传感器等站点位于消费现场外,一百余台变频器的DeviceNet网络系统分布在两个马达控制中心MCC室，这就实现了对电动机的集中控制，统一管理。如图4所示：MCC室内DeviceNet变频器网络一角注:图中黄色电缆是网络通讯缆在DeviceNet各工作站之间，我们大都采用了敞开式分接口注：

11、现场的一些站采用密封的T型分接口或者密封连接口，将站与站之间的电源线、通讯线、屏蔽线分别地并联接在一起，组成雏菊链形式的物理拓扑构造。在首尾终端两站分别安装了终端电阻。121，1%，1/4Walign=center图4MCC室内DeviceNet变频器网络一角/align5DeviceNet的组态软件及控制实现利用设备网RS-232-C的PC接口适配人器1770-KFD或者设备网PC卡1784-PCD可以实现PC机与PLC的设备网扫描器的通讯.DeviceNet的管理软件RSNetworxforDeviceNet是基于Windows平台的软件，利用它可以组态设备网并进展工程管理和网络故障诊断等

12、。它支持A-B及第三方设备组态电子数据表EDS。DeviceNet规约定义了显式报文ExplicitMessage和I/O报文I/OMessage两种不同性质的报文，两种报文可以同时在总线上传送。组态经过中,首先应组态扫描器，设置扫描器与PLC之间的I/O地址界面，建立扫描器与各站适配器之间的通讯。组态网络上各个站时，先要定义各个站的地址即站号。站的地址可以不连续，但要与各站适配器DIP开关设定相一致。对于FlexI/O或者ArmorBlockI/O等I/O类型的工作站，我们采用I/O报文I/OMessage的形式，分配各站的输入和输出。I/O报文是周期传送的，具有较高的优先级，进而保证它的实

13、时性。对于变频器、软起动器等设备类站点，我们采用显式报文ExplicitMessage的形式，分配PLC和各站之间发送/接收的字长;定义通讯方式和我们定义为polled方式,每个扫描周期;建立与PLC之间对应的“软I/O关系。再利用PLC的编程软件logix5编制出块传送BTR/BTW命令，实现对设备网上工作站I/O信息收集和控制。PLC控制程序就可以根据各站的工作状态向各站发出控制命令，以到达工艺要求。由于我公司的各PLC都连接到Ethernet上，网上中控制室内有Rsview32监控工作站。各显示器可显示出RSview不同工艺区域的监控界面。在中控室既可以控制全厂的设备，可以查看各站点的当

14、前工作状态，人机界面非常友好。6DeviceNet网络的使用体会DeviceNet现场总线可以节省大量费用。从安装阶段来看，只通过一根通讯缆，就实现了对整个网上各站点供电及通讯，相对于点对点的控制方式，节省大量的电缆,桥架等。不但缩短了安装时间，而且降低了安装费用。从控制上来看：利用网络通讯及“软方式，也节约了I/O模块和大笔资金。如对变频器工作站，启动/停顿，加速/减速等命令；电压、电流、温度等参数，都可从DeviceNet网络通讯实现，节约了I/O模块，尤其是模拟I/O模块，费用相当昂贵。设备故障率大大降低，且诊断方便，排除迅速。DeviceNet由于仅用一条通讯电缆控制整个设备网络，使设

15、备故障率大大降低；各站点通讯端子支持带电热插拔，假设某一站点出现问题及故障排除，不影响网上其他站点正常工作。采用数据通讯方式来控制各站，不但极大减少了传统点对点方式的电缆数量，也使故障环节大大减少，系统稳定性进一步进步。通过设备网使MCC的集中控制的形式特别有效，极大方便了设备故障的诊断。例如对变频器的控制，由于采用MCC及网络控制方式，一百余台变频器仅有五种典型控制电路，便于记忆及故障查找。当某台变频器发生故障时，不但可以从总控室看到报警信息，还可以从网络扫描器或者变频器的人机界面上获得报警信息，方便快捷。系统监控更加方便、智能化。通过RSview监控界面方式，中控室可以随时访问和控制设备网

16、上的一些站点,根据需要调整控制参数又;可以监控网上设备的工作状态，例如电机电流、温度等参数，以确保各设备正常工作。7.DeviceNet网络的维护及故障处理体会：1通讯干扰问题我厂运转调试阶段曾经发生过某些站点的状态显示控制室RSview人机界面与其实际工作状态有时不相一致或者控制命令执行不严格现象。经诊断及分析,我们主要采取了以下措施。1.检查并紧固各终端电阻，防止信号反射。终端电阻是用来防止降低通讯信号反射。为检查终端电阻工作是否正常，可以在断电只有在预防性维护或者系统故障时才可以的情况下，测量网上任何两个CAN-H蓝色线与CAN-L白色线端子之间的电阻应在60-70左右即可因我厂用的是菊

17、花链构造。2.可靠连接DeviceNet网络的接地导线，消除外界噪音干扰。为防止环流，信号电缆的屏蔽线仅能在一端接地。接地点最好从最接近网络的物理中心站点处引出，以到达最正确效果，最大限度的消除噪音干扰.我厂的接地线是从PLC机架的扫描器站点引出的.接地方法为：将与Shield及Drain与PE可靠连接通过1，2以上两种方法及定期PM检查就可确保网络通讯系统工作良好可靠。此外，为确保通讯可靠，网络布线时应注意以下情况：1为了防止通讯电缆受动力电缆干扰，通讯缆应单独布线。假设通讯缆与动力缆共用线槽时，通讯缆应穿金属屏蔽管布线。2站点之间相距较远或者网络总间隔较大时，应使用粗芯通讯电缆。2假设某一

18、站点的设备发生故障，而库存又没有同型号的备件更换，可能会造成费事。假设设备某站点发生故障，库存有同型号的备件，换上同型号的备件后，该站即可正常工作。假设换上不同型号的备件，那么该网络扫描器检测到的该物理站点EDS与扫描列表Scanlist不一致.扫描器就会有报警,该站也无法正常工作。这时，你不得不重新组态一下扫描列表再下装到扫描器，此站才能正常工作，这是一个应该注意的问题。8.完毕语：无尘纸消费线由于采用了DeviceNet现场总线控制技术，极大进步了控制系统的可靠性和实时性。利用现场总线技术进展消费线的自动化控制是一种理想的解决方案。现场总线技术的显著优点，决定着其广泛应用是控制领域的必然趋势。主要参考文献：1（）DeviceNetscannerModuleinstallationinstruction）Allen-Bradley,Publication1771-5.14-July19972（）DeviceNetCommunicationsModule）RockwellAutomationPublication1203-5.3-February,1999.2（）艾伦-布拉德利自动化系统产品目录）RockwellAutomationPublicationB112-ZH-March19993（）可编程序控制器系统）浙江大学罗克韦尔自动化技术中心编0