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基于現場總線的包裝設備電氣控制系統

時間:2019-05-08 來源:《山東工業技術》雜志 作者:admin 點擊:

  現場總線控制系統發展與應用不但徹底改變了傳統低壓電器控制的結構,使低壓電器控制設計產生了深刻變革。

  一些主要生產可編程控制器廠家根據市場結構需求調整產品結構和策略,將現場總線作為控制系統中的底層網絡(如DeviceNet)。Siemens公司的S7-200型CPU模塊可以提供Profibus-DP接口,傳輸速率可達12Mbps,可經雙絞線或光纖電纜連接127個節點,用雙絞線可以傳輸23.8Km距離的信號。Rockwell公司生產的PLC5系列可編程控制器通過Profibus協處理器模塊能與其他廠家共享Profibus通信協議的設備通信。美國AB公司的模塊式可編程控制器以SLC5/03CPU為核心,配置了1747-SDN網絡適配器與DeviceNet通信??删幊炭刂破髋c現場總線結合之后,極大的拓寬了它的應用領域,也極大的提高了它的性能,更是使電氣控制系統的結構發生了徹底的變化。

  1 PLC與DeviceNet構成的自動控制系統

  下面以包裝生產線控制系統為例介紹此類控制系統。

  1.1 工藝要求

  包裝生產線產品輸送系統由前輸送線、中輸送線、總成輸送線等共8條輸送線組成。其中左、右側輸送線均由4臺雙軌輸送機和1 臺運輸車組成,為輸送線中較為復雜的部分。。其中左側輸送線由L10、L20、L30及L40等四個工位組成,如圖1所示。各工位間使用雙軌輸送機傳送工件,為了便于結構調整和工位間的動作協調,在L10、L20和 L20、L30之間設置中間等候工位。另外,地面轉運車AGV在3號輸送機和上線機間運送工件,用來把小包物品送到主干線上,整個輸送過程時間核空間協調一致。

  1.2 控制方案擬定

  右側輸送線與左側輸送線結構基本相。整個輸送線要求動作協調,速率可調節,檢測裝置設置準確。在這種情況下使用傳統的點對點連接方式已不能滿足包裝輸送線工藝要求。

  圖1 現場總線控制的包裝生產線

  而DeviceNet是一種低價位的現場總線,數據傳輸可靠,響應時間快,抗干擾能力強,安裝快捷的網絡控制技術。DeviceNet通信電纜由5芯導線組成:無色為屏蔽接地,紅、黑分別為24VDC電源的兩極,藍色為CANH,白色為CANL(CANH和CANL為通信總線)?,F場的傳感器和執行器均可通過DeviceNet通信電纜連接。

  圖2 輸送電氣控制系統組成示意圖

  1.3 控制系統硬件設計

  現場總線模塊主要采用TURCK公司的DeviceNet產品。選用美國AB公司的SLC5/03CPU為核心部件,用1747-SDN網絡適配器,底層采用TURCK公司的T型分支器、無源四分支器、Busstop現場端子式模塊等組成DeviceNet控制系統。左側輸送電氣控制系統組成如圖2所示。

  DeviceNet連接好后,網絡適配器上顯示00時表示系統工作正常。

  DeviceNet硬件系統連接時注意事項:

 ?、倜總€通道最多能連接地址不能重復64個站,當波特率為125K時,最遠通信距離為500m。

 ?、诰W絡首端和末端必須安裝終端電阻。

 ?、跠eviceNet只能有一點接地。

  以上工作完成后,就可以進行軟件編程。軟件程序內容較多,此處因篇幅的關系略去。

  與傳統的控制系統相比,使用現場總線后,自控系統的配線、安裝、調試和維護等方面的費用可以節約1/3-2/2。

  2 基于可編程控制器-現場總線的多級分布控制系統

  PLC通過Profibus與上位機通信,將各回路的控制信息向上傳送,并接收來自上位機的各種監控信息;通過DeviceNet連接和控制包括智能電動機保護器、智能電動機控制器、拖動裝置、接觸器、驅動器、軟起動器、電動機保護器、各種檢測裝置等各種現場裝置與設備,而連入該網絡的現場智能設備本身就是具有很強的控制功能。采用智能斷路器,其自身就具有測量、控制、報警、數據記憶及通信等功能。與過去的控制系統相比,一是實現了系統的高度分散,二是體現了所謂的“智能下移”的思想,三是在現場總線中的智能設備能充分發揮其智能產品的優勢,實現高度的信息集成。

  在這種新型的網絡控制系統中,設備監控上位機的監控軟件通常選用標準工控系統組態軟件。組態軟件(Configuration Software)相當于一種用戶程序生成器,是自動化系統的一種隨工業系統可變因素進行實時調節的人機界面,一種方便靈活,而且易于修改和維護的軟件平臺。

  組態軟件包通常具有立體動態圖形、趨勢圖、報表功能、報警功能、DDE動態數據交換功能,同時具備SPC質量管理功能、監控語言編程功能、多級 功能及TCP/IP NetBISO等網絡功能。系統組態工作方便靈活,監控上位機組態工作主要分為二部分:一是完成數據庫組態、上下位機間通訊組態、相關計算、報警記錄、報警提示等;二是實現系統裝置的運行狀態顯示組態和操作控制組態等。通過組態后系統主要功能如下:

 ?、倭鞒虉D:流程圖模擬包裝工藝實際裝置繪制,顯示包裝工藝流程及修改狀態參數的畫面及運行狀態。

 ?、谮厔輬D:包括工藝流程中參數的實時趨勢和歷史趨勢。

 ?、壅{節畫面:具備手動/自動切換功能。具有顯示給定、測量和輸出3個值,并可以在畫面上修改參數。

 ?、芄收喜樵儯耗軌蜓杆俨樵兿到y在工作過程中的各類報警信息如報警的工藝點的儀表位號、報警時間及報警的類型等。

 ?、莸顷憟蟊恚翰僮鲉T可以通過數據報表界面觀看歷史數據和實時數據,通過報警登錄報表界面察看設備故障情況。

 ?、抻脩魣蟊泶蛴」芾恚翰僮鲉T可以通過此界面打印報表,包括數據報表、報警報表等。

  3 結語

  基于現場總線的自動化系統主要特征為控制器與系統軟件制造分離,系統性能較傳統點對點連接方式有較大提升,系統自診能力強,通過數字通訊有效地提高系統測量和控制精度,方便硬件與信息的集成。

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