臺達產品Devicenet與Ethernet網絡在PLC制造廠的應用

1.引言

　　Devicenet是當今較為流行的現場總線的其中一種?，F場總線控制系統既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。它把作為網絡節點的智能設備連接成自動化網絡系統，實現基礎控制、補償計算、參數修改、報警、顯示、監控、優化的綜合自動化功能。是一項以智能傳感器、控制、計算機、數字通信、網絡為主要內容的綜合技術?，F場總線系統打破了傳統控制系統采用的按控制回路要求，設備一對一的分別進行連線的結構形式。把原先DCS系統中處于控制室的控制模塊、各輸入\輸出模塊放入現場設備，加上現場設備具有通信能力，因而控制系統功能能夠不依賴控制室中的計算機或控制儀表，直接在現場完成，實現了徹底的分散控制?，F場總線系統在技術上具有以下特點：

　　l 系統具有開放性和互用性

　　通信協議遵從相同的標準，設備之間可以實現信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應商的產品組成開放互連的系統。系統間、設備間可以進行信息交換，不同生產廠家的性能類似的設備可以互換。

　　l 系統功能自治性

　　系統將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場設備中完成，現場設備可以完成自動控制的基本功能，并可以隨時診斷設備的運行狀況。

　　l 系統具有分散性

　　現場總線構成的是一種全分散的控制系統結構，簡化了系統結構，提高了可靠性。

　　l 系統具有對環境的適應性

　　現場總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現場總線結構簡化，不再需要DCS系統的信號調理、轉換隔離等功能單元及其復雜的接線，節省了硬件數量和投資。簡單的連線設計，節省了安裝費用。設備具有自診斷與簡單故障處理能力，減少了維護工作量。設備的互換性、智能化、數字化提高了系統的準確性和可靠性。還具有設計簡單，易于重構等優點。

　　計算機網絡、通信與控制技術的發展，導致自動化系統的深刻改革。信息技術正迅速滲透到生產現場的設備層，覆蓋從生產車間到企業管理經營的各個方面，溝通從原料供應、生產制造到生產調度、資源規劃乃至市場銷售的各個環節，逐步形成以控制網絡為基礎的企業信息系統?，F場總線（Fieldbus）就是順應這一趨勢發展起來的新技術。而以現場總線為基礎的企業網絡系統更是當今企業發展的趨勢。如圖所示為：以現場總線為基礎的企業網絡系統示意圖。

　　PLC制造廠是生產臺達DVP-S和DVP-E等系列PLC的生產部門，此次做的項目是其中的3條產線包括：ICT狀態、ASSY狀態、T2+PACK狀態，其中每條產線包含8種及以上的信息狀態例如：產線缺料報警、O/I錯誤、二次堆貨、測試治具不良等等。通過現場傳感器（熱電偶）、執行器（電動機）及操作人員的反饋信息等，在控制室工程師可以清楚地看到產線運行狀態以及向產線發布生產命令等。那么通過什么形式來完成現場與控制室、辦公室及操作員之間的信息交換呢?這就是我們最關注的問題?；\統地說，此項目用到的是現場總線（Devicenet）及工業以太網的通訊方式來完成整個系統信息交換的。這也符合了上面闡述的計算機網絡在現實生產種的應用，其帶來的好處不再累述。

3.解決方案

　　3.1整個項目的網絡架構如下圖所示：

　　3.2整個系統中用到的主要設備清單如下：

　　3.3網絡組態的實現

　　如何將這么多設備組態起來，從而實現彼此的通訊使我們關注的主要問題，下面詳細說明一下組態過程。首先，臺達遵循的Devicenet網絡通訊協議，其網絡組態需要的軟件是DevicenetBuilder_V1.01，利用它可以將幾乎涵蓋所有的臺達產品集成在一起，組成Devicenet通訊網絡。其操作性簡單、方便、易懂。下面詳細詮釋一下Devicenet網絡組態步驟及細節，如下：

　　步驟1

　　硬件網絡都搭建完成后，設置好每個硬件節點的地址后，按著各個產品的說明書將通訊格式修改成對應的格式（此步驟不做詳細說明，因為臺達相應產品說明書上都有詳細的說明），運行DevicenetBuilder_V1.01，掃描整個網絡會自動搜索到網絡上的所有在線節點，如圖3-1。

　　步驟2

　　在主站掃描模塊中配置各個從站的地址映射，如圖3-2。

　　注釋：圖3-2中標明的輸出列表指的是，Devicenet主站向從站發送的數據的地址，也就是主站數據寄存器占用的地址;而輸入列表指的是，Devicenet從站向主站發送的數據的地址，也就是主站接受到從站的數據后在主站中存放這些數據占用的地址區間。舉例說明如下：

　　接下來要做的事情就是將這些對應的數據在程序當中表現出來，如圖3-3。

圖3-3

　　如圖3-4：M20為變頻器的啟動按鈕，M12為變頻器運行狀態指示。

　　圖3-5中D6288為變頻器頻率的設定值（在觸摸屏中設定）。

圖3-6

　　圖3-6中D6038為變頻器實際頻率的反饋值。

　　經過這3個簡單的配置和編寫步驟，就可以實現變頻器和PLC之間的Devicenet網絡的通訊了。

　　下邊講一下控制室、辦公室的HMI與現場的PLC之間的以太網通訊。方法很簡單：步驟如下。

　　步驟1

　　選擇建立HMI的類型為TCP/IP，如圖3-7，3-8

　　步驟2

　　配置HMI的IP地址，如圖3-9

　　步驟3

　　設置PLC的IP地址，如圖3-10

　　第二個HMI的IP設置類似，就不累述。經過上述3個步驟的設置，2個HMI和PLC就可以進行以太網通訊了，這樣控制室和辦公室就可以完全監控整個生產車間的各個設備的運行狀態了。

4.結束語

　　本文詳細討論了如何運用Devicenet網絡結合Ethernet實現整個車間、控制室、辦公室之間的信息互通，從而工程師可以在控制室、辦公室監控整個產線的生產情況，很大程度上體現了臺達產品在網絡方面的靈活性、多樣性和較強的可運用性。