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      基于總線技術(shù)的精裝聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計

      2015-11-21 03:26:29姚峰
      橡塑技術(shù)與裝備 2015年16期
      關(guān)鍵詞:精裝以太網(wǎng)總線

      姚峰

      (上海奧的斯電梯有限公司,上海 200051)

      基于總線技術(shù)的精裝聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計

      Deluxelinkage systembased onbus technology

      姚峰

      (上海奧的斯電梯有限公司,上海 200051)

      智能化、大批量、高精度的聯(lián)機生產(chǎn)的基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng),這種生產(chǎn)加工方式成為了工業(yè)化生產(chǎn)的一種必然的趨勢。本文以精裝聯(lián)動線為研究對象,運用了現(xiàn)場總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)以及運動控制技術(shù),構(gòu)建了基于DeviceNet現(xiàn)場總線的精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)在對硬件模塊選型同時,并詳細(xì)描述了各個硬件功能模塊所具有的特征。根據(jù)系統(tǒng)要求和功能設(shè)置,設(shè)計與完成控制系統(tǒng)的軟件。本系統(tǒng)基本上實現(xiàn)精裝聯(lián)動線的控制功能。

      DeviceNet;總線技術(shù);精裝聯(lián)動控制

      基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)的快速發(fā)展,正改變著傳統(tǒng)的加工制造行業(yè)。原先的單機作業(yè)或人工作業(yè)將逐步地退出歷史舞臺,迎來的將是更加快速、智能化、大批量、高精度的聯(lián)機生產(chǎn)。因此基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)這種生產(chǎn)加工方式成為了一種必然的趨勢。本文以精裝聯(lián)動線為研究對象,運用現(xiàn)場總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)以及運動控制技術(shù),構(gòu)建基于DeviceNet現(xiàn)場總線的精裝聯(lián)動控制系統(tǒng),基本上實現(xiàn)精裝聯(lián)動線的控制功能。

      1 系統(tǒng)總體設(shè)計框架

      目前現(xiàn)場總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的制造行業(yè),部分廠商針對各領(lǐng)域的應(yīng)用需要,研發(fā)了針對各總線網(wǎng)絡(luò)的功能模塊。對精裝聯(lián)動的工藝流程以及現(xiàn)場工況分析基礎(chǔ)上,參考已有設(shè)備網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),搭建精裝多軸聯(lián)動系統(tǒng)的框架如圖1。

      DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)作為PLC控制器與現(xiàn)場信號采集的橋梁,系統(tǒng)中采用臺達(dá)DVPDENT DeviceNet總線模塊以及與之相對應(yīng)的RET-DENT遠(yuǎn)程 I/O模塊作為網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備。DVPDENT 掃描模塊用作與DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)PLC主機與其他從站數(shù)據(jù)交換界面。

      圖1 精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)框架

      在精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)中,一方面由于存在多軸,并且各個軸的運動參數(shù)各不相同,要實現(xiàn)主機測量參數(shù)的簡便、快速傳遞,同時保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與實時性,利用DVPEN具有的數(shù)據(jù)交換功能能夠很好地滿足需求;另一方面DVPEN提供ModbusTCP通訊協(xié)議的支持,可以實現(xiàn)上位機圖控軟件的開發(fā)。

      精裝聯(lián)動系統(tǒng)工位分析中得出本文所涉及的系統(tǒng)是一個多軸運動控制系統(tǒng),因此選用多軸運動控制器是必要的。DVP10MC運動控制器能夠同時驅(qū)動多臺伺服驅(qū)動器,實現(xiàn)多個電機同時工作,該模塊與伺服驅(qū)動器之間通過CANopen總線的實現(xiàn)連接,通過CANopen高速總線最多控制實軸可以達(dá)到16個。

      2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

      2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

      由于DVP10MC多軸運動控制器可以控制多達(dá)16組伺服驅(qū)動器,在精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)中,由于軸數(shù)少于32組,因此為了提高控制器的利用率,本系統(tǒng)采用兩臺的DVP10MC運動控制器。DVPDEN作為PLC主機的擴(kuò)展模塊即在DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)中作為主機,DeviceNet 總線網(wǎng)絡(luò)通過4組 RET-DEN 模塊實現(xiàn)對現(xiàn)場信號采集(機組中RET-DEN 模塊 I/O擴(kuò)展模塊DVP16SP11R 依此為 2 組、3 組、3 組、2 組)。系統(tǒng)中選擇DVP28SV型號 PLC 作為控制系統(tǒng)的主機,連接 VFD055M23A 系列變頻器驅(qū)動三相異步交流電機,實現(xiàn)精裝聯(lián)動線生產(chǎn)速度的控制。圖2為精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

      圖2 精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

      2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

      在軟件設(shè)計上,根據(jù)精裝聯(lián)動線控制系統(tǒng)照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點,將該系統(tǒng)劃分為三個部分:DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò);以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò);CANopen總線網(wǎng)絡(luò)。其中DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)為精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)的核心部分,實現(xiàn)對周圍機組進(jìn)行控制。

      DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò):以為DVP28SV PLC為核心的控制網(wǎng)絡(luò),除了自身實現(xiàn)對主電機的控制,還通過DeviceNet總線對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送,控制著現(xiàn)場的設(shè)備工作。

      以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò):用于實現(xiàn) DVP28SV PLC與DVP10MC運動控制器的通訊,以及上位機監(jiān)控系統(tǒng)與精裝聯(lián)動系統(tǒng)的通信。

      CANopen總線網(wǎng)絡(luò):DVP10MC運動控制器與伺服驅(qū)動器通訊的網(wǎng)絡(luò)。

      3 精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)設(shè)計

      在精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)中程序設(shè)計工作分兩個部分:DVP28SV PLC主機控制部分;DVP10MC運動控制器部分。對于主機組的起停、主機速度、尺寸測量值、氣閥/溫控開關(guān)以及普通電機的控制由PLC控制;伺服電機的控制部分程序由DVP10MC實現(xiàn)。整個系統(tǒng)程序執(zhí)行流程如圖3所示。

      圖3 精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)程序執(zhí)行流程

      4 精裝聯(lián)動控制系統(tǒng)生產(chǎn)線上的調(diào)試

      對于精裝聯(lián)動線生產(chǎn)線的調(diào)試流程,確?,F(xiàn)場控制系統(tǒng)設(shè)備連線正常,檢測控制系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài),以及檢測控制系統(tǒng)中程序的設(shè)計是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計的生產(chǎn)工藝。系統(tǒng)調(diào)試的主要內(nèi)容包括如下:精裝聯(lián)動線的運行速度是否與預(yù)定的一致;對于位置調(diào)節(jié)部分,調(diào)節(jié)位置與預(yù)期位置是否一致;運行過程中對于設(shè)備故障的處理;對于普通電機、加熱開關(guān)等數(shù)字量的輸入輸出控制是否合理。 監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試是在完成精裝聯(lián)動生產(chǎn)線之后進(jìn)行,檢測監(jiān)控系統(tǒng)是否達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果。按照工作流程,通過設(shè)置異常來檢驗監(jiān)控系統(tǒng)是否做出正確的反應(yīng),分別對監(jiān)控系統(tǒng)建立連接、原點回歸、正常運行、運行錯誤等進(jìn)行了測試。通過測試表明本文所設(shè)計的聯(lián)動系統(tǒng)能夠符合設(shè)計要求。

      [1] 張戟,程旻,謝劍英等. 基于現(xiàn)場總線DeviceNet的智能設(shè)備開發(fā)指南[M]. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

      [2] 寬明. CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1996.

      TP273

      1009-797X (2015) 16-0137-03

      A

      10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.047

      姚峰,男, 畢業(yè)于上海工程技術(shù)大學(xué),本科學(xué)歷,在上海奧的斯電梯有限公司從事產(chǎn)品開發(fā)工作。

      2015-07-19

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