基于總線技術(shù)的精裝聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計

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(jī)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(yùn)用了現(xiàn)場總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)以及運(yùn)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(shí)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(jī)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(jī)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(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、PLC技術(shù)以及運(yùn)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(shí)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(jī)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(yùn)動參數(shù)各不相同，要實(shí)現(xiàn)主機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)上位機(jī)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(yùn)動控制系統(tǒng)，因此選用多軸運(yùn)動控制器是必要的。DVP10MC運(yùn)動控制器能夠同時驅(qū)動多臺伺服驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)多個電機(jī)同時工作，該模塊與伺服驅(qū)動器之間通過CANopen總線的實(shí)現(xiàn)連接，通過CANopen高速總線最多控制實(shí)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(yùn)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(yùn)動控制器。DVPDEN作為PLC主機(jī)的擴(kuò)展模塊即在DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)中作為主機(jī)，DeviceNet 總線網(wǎng)絡(luò)通過4組 RET-DEN 模塊實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場信號采集（機(jī)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(jī)，連接 VFD055M23A 系列變頻器驅(qū)動三相異步交流電機(jī)，實(shí)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)對周圍機(jī)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(shí)現(xiàn)對主電機(jī)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(shí)現(xiàn) DVP28SV PLC與DVP10MC運(yùn)動控制器的通訊，以及上位機(jī)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(yùn)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(jī)控制部分；DVP10MC運(yùn)動控制器部分。對于主機(jī)組的起停、主機(jī)速度、尺寸測量值、氣閥/溫控開關(guān)以及普通電機(jī)的控制由PLC控制；伺服電機(jī)的控制部分程序由DVP10MC實(shí)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，確保現(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(yùn)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(yùn)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(yùn)行過程中對于設(shè)備故障的處理；對于普通電機(jī)、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(yàn)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(diǎn)回歸、正常運(yùn)行、運(yùn)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