通訊技術的不斷發展進步,引發了工業控製領域控製方式深刻的技術變革。控製係統結構向網絡化、開放性方向發展將是控製係統技術發展的主要潮流。總線、運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)及(ji)以(yi)太(tai)網(wang)等(deng)作(zuo)為(wei)目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu),在(zai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)。輪(lun)胎(tai)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)興(xing)盛(sheng)把(ba)中(zhong)國(guo)的(de)橡(xiang)膠(jiao)機(ji)械(xie)行(xing)業(ye)推(tui)到(dao)了(le)世(shi)界(jie)橡(xiang)膠(jiao)行(xing)業(ye)製(zhi)造(zao)的(de)前(qian)沿(yan)位(wei)置(zhi)。伴(ban)隨(sui)著(zhe)輪(lun)胎(tai)製(zhi)造(zao)商(shang)們(men)最(zui)求(qiu)更(geng)大(da)的(de)產(chan)能(neng)和(he)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)益(yi),輪(lun)胎(tai)製(zhi)造(zao)機(ji)器(qi)的(de)控(kong)製(zhi)也(ye)被(bei)提(ti)升(sheng)到(dao)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)高(gao)度(du)。筆(bi)者(zhe)結(jie)合(he)自(zi)己(ji)的(de)應(ying)用(yong)體(ti)會(hui),以(yi)輪(lun)胎(tai)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)當(dang)中(zhong)控(kong)製(zhi)相(xiang)對(dui)複(fu)雜(za)的(de)輪(lun)胎(tai)一(yi)次(ci)法(fa)成(cheng)型(xing)機(ji)為(wei)例(li),對(dui)通(tong)訊(xun)網(wang)絡(luo)在(zai)其(qi)間(jian)的(de)應(ying)用(yong)作(zuo)簡(jian)單(dan)的(de)介(jie)紹(shao)。一(yi)般(ban)來(lai)講(jiang),控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)網(wang)絡(luo)可(ke)分(fen)為(wei)3層:信息層、控製層和設備層(傳感/執行層)。chuantongdekongzhixitongzaixinxicengdadoucaiyongyitaiwang,erzaikongzhicengheshebeicengyibancaiyongbutongdexianchangzongxianhuoqitazhuanyongwangluo。zailuntaichengxingjidiankongxitongdewangluojiegouzhongwomenjiuyijusancenglilundajianleyigejiaohushidekongzhiwangluo。rutu1:
 圖1:輪胎成型機電控係統 係統說明 該套控製係統的PLC為施耐德公司的Premium係列的集成了以太網和Canopen總線接口的CPU-TSX574823,HMI為施耐德公司的XBTG5330,該HMI集成了以太網接口,遠程IO為菲尼克斯公司的支持Profibus-DP總線的分布式IO。變頻器和伺服驅動器均為施耐德產品。在該套電控係統中,信息層的主站PLC和HMI信息交換部分我們使用的是以太網通訊,控製層的和遠程IO的通訊部分我們采用了Profibus-DP總線,而設備層的控製變頻器部分用的是Canopen總線,控製伺服驅動部分我們采用的是運動控製網絡SERCOS(光纖環網)。下麵為幾種通訊方式的簡單介紹:
 如表1:網絡通訊通常有7層:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。通過TCP/IP的通訊方式,不同的工控產品供應商雖然在物理層和數據鏈路層都遵循IEEE 802.3標準,並且與TCP/IP兼jian容rong,但dan是shi由you於yu通tong過guo不bu同tong的de通tong訊xun協xie議yi,對dui不bu同tong的de層ceng進jin行xing操cao作zuo。導dao致zhi了le不bu同tong的de供gong應ying商shang提ti供gong的de產chan品pin互hu相xiang之zhi間jian不bu能neng操cao縱zong的de局ju麵mian,鑒jian於yu這zhe種zhong情qing況kuang,我wo們men的dePLC和HMI選用了具有相同應用層協議的產品,即應用層都支持Modbus協議的產品。通過這種通訊方式,HMI和PLC可以通過雙絞屏蔽線(電纜的長度不超過50米)以10Mb/s的速度進行數據交換。該通訊速率完全能滿足需要對大數據量、高速度數據交換的場合要求。
 圖2:變頻器ATV31 的控製部
 圖3:串行光纖鏈路 在該係統中,通過簡單的IP地di址zhi分fen配pei就jiu可ke以yi使shi用yong以yi太tai網wang進jin行xing同tong信xin息xi層ceng的de數shu據ju傳chuan輸shu,我wo們men在zai人ren機ji界jie麵mian中zhong可ke以yi對dui整zheng台tai機ji器qi狀zhuang態tai進jin行xing監jian視shi,對dui報bao警jing和he錯cuo誤wu進jin行xing處chu理li,還hai可ke以yi通tong過guo簡jian單dan的de操cao作zuo完wan成cheng配pei方fang的de切qie換huan,來lai達da到dao生sheng產chan不bu同tong規gui格ge輪lun胎tai的de目mu的de,從cong項xiang目mu的de實shi施shi效xiao果guo來lai看kan,以yi太tai網wang完wan全quan能neng夠gou滿man足zu我wo們men預yu期qi的de大da數shu據ju量liang,高gao速su度du實shi時shi通tong訊xun的de要yao求qiu。 技術特點: ●以太網超大的帶寬、 ●標準化的物理層和數據鏈路層 ●在工廠(信息層)中的廣泛的流行程度 現場總線 Profibus-DP 總線 PROFIBUS根據不同的控製要求有多種係列,其中PROFIBUS-DP可實現高速傳輸,適用於分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸。采用RS485通信標準,傳輸速率從9.6Kbit/s到12Mbit/s,傳輸距離100~1200m(與傳輸速率有關)。物理介質通常采用雙絞屏蔽電纜,總線接頭采用9針D型插頭接線,方便簡單、容易擴展。PROHBUS-DP是(shi)以(yi)令(ling)牌(pai)傳(chuan)遞(di)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)的(de)總(zong)線(xian),即(ji)在(zai)一(yi)個(ge)邏(luo)輯(ji)環(huan)中(zhong),主(zhu)站(zhan)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)確(que)定(ding)時(shi)間(jian)窗(chuang)口(kou)的(de)令(ling)牌(pai)保(bao)持(chi)者(zhe),在(zai)這(zhe)個(ge)時(shi)間(jian)窗(chuang)口(kou)內(nei),擁(yong)有(you)令(ling)牌(pai)的(de)主(zhu)站(zhan)能(neng)與(yu)其(qi)他(ta)從(cong)站(zhan)通(tong)信(xin),其(qi)數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)協(xie)議(yi)是(shi)主(zhu)從(cong)方(fang)式(shi)的(de)令(ling)牌(pai)傳(chuan)遞(di),主(zhu)站(zhan)與(yu)從(cong)站(zhan)之(zhi)間(jian)以(yi)主(zhu)從(cong)方(fang)式(shi)通(tong)信(xin),各(ge)主(zhu)站(zhan)之(zhi)間(jian)由(you)令(ling)牌(pai)協(xie)議(yi)決(jue)定(ding)總(zong)線(xian)數(shu)據(ju)發(fa)送(song)權(quan)。 在該係統中,考慮到機器比較複雜、數字量點多且分散的特點,我們選用了使用PROFIBUS-DP通訊協議的菲尼克斯分布式IO的方案,通過各從站相對集中的數據采集,和各從站和主站之間的相對分散,我們很好地解決了線路搭接複雜,效率低的問題。 技術特點: ●PROHBUS-DP是以令牌傳遞方式工作的總線 ●較強的抗幹擾能力 ●良好的產品兼容性 Canopen總線 Can是由ISO定義的串行通訊總線,由德國Bosch在1980年為汽車行業而研發,如今已廣泛應用於工業控製領域, CAN-bus網絡采用直線拓樸結構,總線的2個終端需要安裝120Ω的終端電阻;如果節點數目大於2,中間節點不需要安裝120Ω的終端電阻。對於分支連接,其長度不應超過0.3米;如果應用CAN-bus高層協議,將有更嚴格的要求。CANopen 是CAN應用層協議,它基於信息廣播的通訊概念:每一個連接到總線的站點都在接收其它站點的信息.然後決定他們的動作,是否回答相關指令。CAN 協議授權所有的站點同步訪問總線。然後根據COB-ID ( each request is sending with a COB-ID )給予優先權。 在該係統中,變頻器ATV31的控製部分(如圖2),考慮到節省模擬量模塊和接線簡便,我們選用了使用變頻器自身支持的總線方案,通過SDO和PDO的有機結合,我們使用發送命令字,監控狀態字的方法,使調速控製變得更加簡單。 技術特點: ●CANopen網絡中,則采用了中心授權機製,通過一個NMT-Master對網絡進行管理 ●CANopen的通信機製簡單,可以降低設備的複雜程度 ●適合於所有機械的嵌入式網絡 運動控製網絡 二十世紀九十年代初期問世的SERCOS(串行光纖鏈路)是第一種被廣泛采用的開放式運動控製網絡(IEC/EN 61491)。它采用光纖傳輸信號,速度快,抗幹擾能力強,最多可帶254個節點。SERCOS可以高性能、穩定地運行,支持超過500餘種標準IDN功能(IDN=識別號,用於訪問對象和屬性)。 在本係統中,如圖3:采用光纖環網的SERCOS伺服運動控製係統對成型機上的伺服電機進行控製,使每個軸的伺服驅動器與伺服運動控製 器qi之zhi間jian的de硬ying接jie線xian連lian接jie變bian成cheng隻zhi需xu要yao用yong一yi根gen光guang纖xian連lian接jie,大da幅fu減jian少shao了le安an裝zhuang時shi間jian和he成cheng本ben,提ti高gao了le係xi統tong的de可ke靠kao性xing,增zeng加jia了le係xi統tong抗kang電dian磁ci幹gan擾rao的de能neng力li,也ye節jie省sheng了le控kong製zhi機ji櫃gui的de空kong間jian。 技術特點: ●利用單一的網絡介質代替多達20根以上的硬接線 ●具有較強的抗電磁幹擾能力 ●通過網絡,運動控製器可以直接對驅動器進行配置,避免采用其它單獨的驅動器配置軟件帶來的不便 ●在設備替換時,自動對驅動器進行配置 ・為運動控製器提供全麵、豐富的驅動器診斷和狀態信息 ・支持高分辨率、多轉絕對位置反饋 ・支持數字式、高分辨率控製命令 ・支持驅動器位置、速度、轉矩控製運行模式。其中,位置模式可以實現高性能的 應用總結 tongxunjishudeguangfanyingyong,jidadechongjilechuantongdekongzhifangshi。guoquzaikongzhizhongdaliangshiyongdeshuziliangcaijifangshihemoniliangkongzhifangshi,yibeixingnenggenggao,caozuogengjiajianbiande,gezhongzongxian、wangluosuotidai。bingqie,yiwangfuzashebeinanyiweihudejumian,yeyouyushiyongguifanjianjiedewangluodedaodadagaishan。zaigaixiangmushishiguochengzhong,womenchenggongjiejueleyicifachengxingjiyaoqiudezidonghuachengdugao,xiangyingsudukuai,jingdugao,caozuoyaoqiujiandanhuazheyixilienanti。bingzuizhongdedaoyonghuderenke。 |