DeviceNet總線在圓形料場堆取料機的應用

梅迎春，周鐵梁

(華電重工股份有限公司上海技術中心，上海 200122)

1 圓形料場堆取料機概述

全封閉圓形料場堆取料機是近幾年在國內得到廣泛推廣應用的散料堆取設備，較好地解決了儲料場對其周圍環境的污染問題，廣泛應用于電廠、鋼廠及礦山等領域。圓形料場堆取料機(如圖1所示)工作原理為:進入圓形料場的帶式輸送機支撐于料場內堆取料機的中心柱頂部，輸送來的物料通過堆料機在圓形料場內堆成環錐形料堆;刮板取料機沿料堆斜面將物料刮至中心立柱下圓錐料斗內，通過振動給料機和地下帶式輸送機將物料輸出。

圖1 圓形料場堆取料機

圓形料場堆取料機采用可編程控制器(PLC)控制，技術先進、自動化水平高，可實現機上無人操作，不僅可以提高整個輸煤系統的生產效率和可靠性，而且可以提高大型儲料場的自動化水平。將DeviceNet總線技術應用于圓形料場堆取料機的控制與通信系統，可進一步提高設備的自動化、智能化水平。總線技術可以降低昂貴的硬接線成本，實現硬接線I/O接口很難實現的改善設備間通信狀況的功能，同時提供了相當重要的設備級診斷功能，實現設備故障的及時查找與解決，能更好地保證電廠、鋼廠等企業的連續性生產。

2 DeviceNet總線

DeviceNet是20世紀90年代中期發展起來的一種基于CAN(Controller Area Network)技術的開放型、符合全球工業標準的、低成本、高性能的通信網絡，最初由美國Rockwell公司開發應用。

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

DeviceNet總線是一種低成本的通信總線，它將工業設備(如限位開關、光電傳感器、馬達啟動器、變頻驅動器、面板顯示器和操作員接口)連接到網絡，實現了簡單的工業設備與高端設備(控制器)之間的連接，如圖2所示。

圖2 DeviceNet網絡示意圖

DeviceNet的物理/媒體特性可總結如下:

(1)主干線－分支線結構;

(2)最多可支持64個節點;

(3)不用中斷網絡就可以解除節點;

(4)支持網絡供電傳感器及自供電執行器設備;

(5)接線錯誤保護;

(6)可選波特率為125，250及500 kB;

(7)每個電源最大容量可以達到16A;

(8)可以帶電操作。

3 系統設計

下面以遼寧某電廠2臺圓形煤場堆取料機為例，介紹DeviceNet總線技術在圓形堆取料機上的應用。這2臺設備由華電重工裝備有限公司設計制造，電控系統采用AB RSlogix 5000 PLC，堆取料回轉機構以及取料刮板俯仰機構采用ABB ACS800變頻器，刮板鏈條驅動采用ABB軟啟動器，上位機使用AB 2711P觸摸屏，角度檢測使用P+F編碼器。

該項目中，PLC與變頻器和編碼器的控制與通信采用DeviceNet總線技術，其網絡組態圖如圖3所示。該總線系統由1個 AB 1756DNB模塊、3個ABB RNDA－01DeviceNet適配器以及3個總線接口型編碼器組成。

圖3 某圓形堆取料機DeviceNet組態圖

1756DNB模塊是DeviceNet設備與Logix 5000控制器之間的接口設備。RDNA－01 DeviceNet適配器模塊用于把ABB傳動控制器接入DeviceNet，該系統中，傳動被當作DeviceNet網的從機。通過RDNA適配器模塊可實現:發送控制命令給傳動(啟動、停止等)，發送電機速度或轉矩給定值給傳動，由傳動讀取狀態信息和實際值，讀寫參數值，將傳動的故障復位等功能。DeviceNet總線接口絕對值旋轉編碼器是一種用于監測或反饋旋轉運動軸位、速度或加速度的數字式傳感器，將數字信號形式傳送至PLC或工業計算機等上位控制器進行處理，最終完成機械實時參量電氣數字化過程。

在該系統中，3個變頻器分別用于堆料回轉機構、取料回轉機構以及取料刮板俯仰機構。如果采用傳統硬接線模式，只能得到變頻器的少量開關量信息，但通過總線，不僅節省電纜，而且可以遠程實時監控電動機電流、力矩、轉速等信息。

對于檢測上述3個機構角度信息的3個編碼器，如果采用傳統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力線并行，容易受到干擾，導致信號丟失，從而影響檢測精度。而采用總線技術，只需1根4芯的DeviceNet電纜，信號傳輸穩定，不容易受到干擾，從而可保證檢測精度。

4 結束語

本文介紹的2臺圓形料場堆取料機已經穩定運行2年，通過DeviceNet總線技術控制的變頻器啟/停信號、轉速給定傳輸穩定，電動機電流及力矩反饋精確，編碼器角度檢測精準，得到用戶好評。圓形煤場堆取料機采用DeviceNet總線通信技術，實現了全數字化通信和真正的分布式控制，提高了測試精度，增強了系統的自治性。在后續項目中，可以考慮把其他電氣設備(如軟啟動器以及其他限位開關)的控制與通信也采用DeviceNet總線技術，進一步提高設備的智能化水平。

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［2］王清和，遲繼鋒．圓形料場系統在煤炭儲運行業的應用與推廣［J］．西北煤炭，2007，5(3):26 －27．

［3］耿延兵．DeviceNet網絡在選煤廠中的應用［J］．煤炭工程，2011(6):130－131．

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