DeviceNet總線在圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)的應(yīng)用

梅迎春，周鐵梁

(華電重工股份有限公司上海技術(shù)中心，上海 200122)

1 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)概述

全封閉圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)是近幾年在國內(nèi)得到廣泛推廣應(yīng)用的散料堆取設(shè)備，較好地解決了儲(chǔ)料場(chǎng)對(duì)其周圍環(huán)境的污染問題，廣泛應(yīng)用于電廠、鋼廠及礦山等領(lǐng)域。圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)(如圖1所示)工作原理為:進(jìn)入圓形料場(chǎng)的帶式輸送機(jī)支撐于料場(chǎng)內(nèi)堆取料機(jī)的中心柱頂部，輸送來的物料通過堆料機(jī)在圓形料場(chǎng)內(nèi)堆成環(huán)錐形料堆;刮板取料機(jī)沿料堆斜面將物料刮至中心立柱下圓錐料斗內(nèi)，通過振動(dòng)給料機(jī)和地下帶式輸送機(jī)將物料輸出。

圖1 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)

圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)采用可編程控制器(PLC)控制，技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化水平高，可實(shí)現(xiàn)機(jī)上無人操作，不僅可以提高整個(gè)輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和可靠性，而且可以提高大型儲(chǔ)料場(chǎng)的自動(dòng)化水平。將DeviceNet總線技術(shù)應(yīng)用于圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)的控制與通信系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化、智能化水平?？偩€技術(shù)可以降低昂貴的硬接線成本，實(shí)現(xiàn)硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的改善設(shè)備間通信狀況的功能，同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的及時(shí)查找與解決，能更好地保證電廠、鋼廠等企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)。

2 DeviceNet總線

DeviceNet是20世紀(jì)90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN(Controller Area Network)技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國Rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。

DeviceNet現(xiàn)已被列入國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62026－3—2000《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 控制器－器件的接口》中，并已被列為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是亞洲和美洲的標(biāo)準(zhǔn)。2002年10月DeviceNet被列入中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18858．3—2002《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 控制器－設(shè)備接口(CDI)第3部分:DeviceNet》中。

DeviceNet總線是一種低成本的通信總線，它將工業(yè)設(shè)備(如限位開關(guān)、光電傳感器、馬達(dá)啟動(dòng)器、變頻驅(qū)動(dòng)器、面板顯示器和操作員接口)連接到網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了簡單的工業(yè)設(shè)備與高端設(shè)備(控制器)之間的連接，如圖2所示。

圖2 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)示意圖

DeviceNet的物理/媒體特性可總結(jié)如下:

(1)主干線－分支線結(jié)構(gòu);

(2)最多可支持64個(gè)節(jié)點(diǎn);

(3)不用中斷網(wǎng)絡(luò)就可以解除節(jié)點(diǎn);

(4)支持網(wǎng)絡(luò)供電傳感器及自供電執(zhí)行器設(shè)備;

(5)接線錯(cuò)誤保護(hù);

(6)可選波特率為125，250及500 kB;

(7)每個(gè)電源最大容量可以達(dá)到16A;

(8)可以帶電操作。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

下面以遼寧某電廠2臺(tái)圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)為例，介紹DeviceNet總線技術(shù)在圓形堆取料機(jī)上的應(yīng)用。這2臺(tái)設(shè)備由華電重工裝備有限公司設(shè)計(jì)制造，電控系統(tǒng)采用AB RSlogix 5000 PLC，堆取料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及取料刮板俯仰機(jī)構(gòu)采用ABB ACS800變頻器，刮板鏈條驅(qū)動(dòng)采用ABB軟啟動(dòng)器，上位機(jī)使用AB 2711P觸摸屏，角度檢測(cè)使用P+F編碼器。

該項(xiàng)目中，PLC與變頻器和編碼器的控制與通信采用DeviceNet總線技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖如圖3所示。該總線系統(tǒng)由1個(gè) AB 1756DNB模塊、3個(gè)ABB RNDA－01DeviceNet適配器以及3個(gè)總線接口型編碼器組成。

圖3 某圓形堆取料機(jī)DeviceNet組態(tài)圖

1756DNB模塊是DeviceNet設(shè)備與Logix 5000控制器之間的接口設(shè)備。RDNA－01 DeviceNet適配器模塊用于把ABB傳動(dòng)控制器接入DeviceNet，該系統(tǒng)中，傳動(dòng)被當(dāng)作DeviceNet網(wǎng)的從機(jī)。通過RDNA適配器模塊可實(shí)現(xiàn):發(fā)送控制命令給傳動(dòng)(啟動(dòng)、停止等)，發(fā)送電機(jī)速度或轉(zhuǎn)矩給定值給傳動(dòng)，由傳動(dòng)讀取狀態(tài)信息和實(shí)際值，讀寫參數(shù)值，將傳動(dòng)的故障復(fù)位等功能。DeviceNet總線接口絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼器是一種用于監(jiān)測(cè)或反饋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸位、速度或加速度的數(shù)字式傳感器，將數(shù)字信號(hào)形式傳送至PLC或工業(yè)計(jì)算機(jī)等上位控制器進(jìn)行處理，最終完成機(jī)械實(shí)時(shí)參量電氣數(shù)字化過程。

在該系統(tǒng)中，3個(gè)變頻器分別用于堆料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、取料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及取料刮板俯仰機(jī)構(gòu)。如果采用傳統(tǒng)硬接線模式，只能得到變頻器的少量開關(guān)量信息，但通過總線，不僅節(jié)省電纜，而且可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)電流、力矩、轉(zhuǎn)速等信息。

對(duì)于檢測(cè)上述3個(gè)機(jī)構(gòu)角度信息的3個(gè)編碼器，如果采用傳統(tǒng)的快速并行線形式即硬接線形式的編碼器，需要1根至少16芯的屏蔽電纜，由于傳輸距離長且與動(dòng)力線并行，容易受到干擾，導(dǎo)致信號(hào)丟失，從而影響檢測(cè)精度。而采用總線技術(shù)，只需1根4芯的DeviceNet電纜，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，不容易受到干擾，從而可保證檢測(cè)精度。

4 結(jié)束語

本文介紹的2臺(tái)圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行2年，通過DeviceNet總線技術(shù)控制的變頻器啟/停信號(hào)、轉(zhuǎn)速給定傳輸穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)電流及力矩反饋精確，編碼器角度檢測(cè)精準(zhǔn)，得到用戶好評(píng)。圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)采用DeviceNet總線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化通信和真正的分布式控制，提高了測(cè)試精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的自治性。在后續(xù)項(xiàng)目中，可以考慮把其他電氣設(shè)備(如軟啟動(dòng)器以及其他限位開關(guān))的控制與通信也采用DeviceNet總線技術(shù)，進(jìn)一步提高設(shè)備的智能化水平。

［1］程力．DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線 MCC的構(gòu)建與應(yīng)用［J］．電站設(shè)備自動(dòng)化，2006(3):1－17．

［2］王清和，遲繼鋒．圓形料場(chǎng)系統(tǒng)在煤炭儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)的應(yīng)用與推廣［J］．西北煤炭，2007，5(3):26 －27．

［3］耿延兵．DeviceNet網(wǎng)絡(luò)在選煤廠中的應(yīng)用［J］．煤炭工程，2011(6):130－131．

［4］GB/T 18858．3—2002，低壓開關(guān)設(shè)備和控制 設(shè)備控制器—設(shè)備接口(CDI)第3部分:DeviceNet［S］．