DeviceNet總線的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及分析

王海洋

摘 要：DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線是目前工業(yè)控制上廣泛使用的一種通信網(wǎng)絡(luò)，具有協(xié)議簡(jiǎn)單開(kāi)放、容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冶金、化工、石油、電力紡織等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；自動(dòng)控制；故障；處理

中圖分類號(hào)： F626.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）17-140-2

0 引言

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)迅速發(fā)展，特別是現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)滲透到自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)場(chǎng)總線必將成為自動(dòng)控制領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。作為一種國(guó)際化通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冶金、化工、石油、電力紡織等領(lǐng)域。

1 DeviceNet總線簡(jiǎn)介

Devienet現(xiàn)場(chǎng)總線是由羅克韋爾自動(dòng)化公司推出的一種開(kāi)放、低價(jià)、可靠、高效的設(shè)備層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。它是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)、雙向通訊的數(shù)據(jù)鏈路，溝通了生產(chǎn)過(guò)程領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備之間以及更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的車間級(jí)設(shè)備之間的聯(lián)系。現(xiàn)場(chǎng)總線是近年來(lái)自動(dòng)化領(lǐng)域中發(fā)展很快的互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)，具有協(xié)議簡(jiǎn)單開(kāi)放、容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點(diǎn)，在汽車涂裝車間廣泛使用。

2 現(xiàn)場(chǎng)使用

鄭州海馬汽車生產(chǎn)基地涂裝車間廣泛采用Devienet現(xiàn)場(chǎng)總線，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，尤其是涂裝車間的滑撬輸送系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)多、邏輯關(guān)系復(fù)雜，各區(qū)域工藝設(shè)備和滾床輸送線上有大量的聯(lián)鎖、互鎖信號(hào)。根據(jù)滑撬輸送系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)要求，此系統(tǒng)分為7個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域通過(guò)2條DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)，連接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的IP67分布式I/O模塊、1734從站和所有的變頻傳動(dòng)裝置等，使得滑撬輸送線控制穩(wěn)定可靠，在控制性能方面具有極強(qiáng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性和靈活性，易于維護(hù)和擴(kuò)展。

輸送線電控系統(tǒng)采用ControlLogix5000型PLC控制器，控制器通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接到中央控制室進(jìn)行工位監(jiān)控，而PLC控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接則全部通過(guò)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。每臺(tái)PLC控制器上配置了2個(gè)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)接口模塊（1756-DNB），從而將整個(gè)控制系統(tǒng)分成14條DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，連接著生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的工藝段，將各區(qū)域的TURCK IP67分布式I/O模塊和1734從站以及控制設(shè)備電機(jī)的SEW變頻器、Mitsubishi FR—A700柜裝變頻器等連接到網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各區(qū)域的滾床、積放鏈、電動(dòng)移行機(jī)、滑撬升降機(jī)等機(jī)械輸送設(shè)備的精確控制。

3 DeviceNet的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及使用

以下是在海馬涂裝車間現(xiàn)場(chǎng)接觸和學(xué)習(xí)到的一些現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題和知識(shí)，在這里講述一下工作中涉及到的一些關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)總線的使用。

TURCK現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O模塊的與其他輸入輸出模塊的區(qū)別在于其所有的8個(gè)I/O點(diǎn)均可以獨(dú)自任意的被選定為輸入點(diǎn)或者輸出點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，需要在DNB模塊中將該功能打開(kāi)。

對(duì)1734—ADN模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)配置時(shí)要遵循由下及上的順序，即先對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，再在柜內(nèi)DNB模塊上對(duì)該總線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)上的配置。在DNB模塊中配置1734—ADN模塊要注意耦合器的數(shù)據(jù)占用，輸入輸出獨(dú)自占用2Bytes。

在現(xiàn)場(chǎng)一些調(diào)試中，1734—ADN模塊有時(shí)會(huì)出現(xiàn)自身耦合器無(wú)法完全掃描出基板上所有的輸入輸出模塊，或者掃描出來(lái)的耦合器無(wú)法識(shí)別和模塊相對(duì)應(yīng)的槽號(hào)，這些模塊會(huì)從63開(kāi)始倒計(jì)數(shù)編號(hào)。此情況多處在耦合器帶的模塊較多時(shí)，可以初步判斷為模塊與基板通訊不暢，在反復(fù)拆卸再安裝配置后，情況消失。

然后是SEW—MOVIMOT現(xiàn)場(chǎng)變頻器，在對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行總線通訊的配置時(shí)，需要特別注意的是地址撥碼正確無(wú)誤，其會(huì)自動(dòng)選擇數(shù)據(jù)傳輸類型。

接下來(lái)是Mitsubishi FR—A700柜裝變頻器。該類設(shè)備需通過(guò)FR—A7ND網(wǎng)卡進(jìn)行總線通訊，由于這個(gè)在現(xiàn)場(chǎng)線纜全部采用線鼻子進(jìn)行壓線，處于經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題，出現(xiàn)過(guò)多次端子接線沒(méi)有壓緊導(dǎo)致通訊不通的情況，檢查后全部解決。

在運(yùn)用NetWorx軟件對(duì)DeviceNet總線進(jìn)行設(shè)備掃描時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同一條總線上的設(shè)備有些無(wú)法掃描上來(lái)，整條總線呈現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況。出現(xiàn)這種情況不一定代表這條總線上出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題，借助一些方法，可以加以判斷并順利解決。在一段總線的掃描中，如果其中有一個(gè)或者幾個(gè)都沒(méi)有成功掃描，這個(gè)時(shí)候先對(duì)沒(méi)有掃描成功的設(shè)備進(jìn)行硬件的檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，將有問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)號(hào)后面斷開(kāi)，換上終端電阻，然后將控制柜內(nèi)DNB模塊斷電再上電，DNB模塊將重新對(duì)所在的總線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掃描，這時(shí)先前未成功掃描的節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的設(shè)備會(huì)順利的被DNB模塊讀取上來(lái)。對(duì)有類似問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)號(hào)都采取同樣的處理方法，反復(fù)斷電上電，進(jìn)行步進(jìn)式的掃描，最終會(huì)全部掃描到。

在DeviceNet總線貫通完畢后，將程序download至PLC模塊之后，就是現(xiàn)場(chǎng)與PLC的信號(hào)交換調(diào)試，要保證現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字量I/O信號(hào)準(zhǔn)確無(wú)誤地被復(fù)制到PLC程序內(nèi)部，而程序中的輸出也要順利地復(fù)制到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備中，讓設(shè)備動(dòng)作符合程序控制要求。在Rockwell的PLC中，有一點(diǎn)值得給予注意，就是字長(zhǎng)的問(wèn)題。將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)復(fù)制入PLC的時(shí)候，可以只指定字長(zhǎng)為1，程序自身會(huì)根據(jù)所建UDT的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度給予整體順序的復(fù)制，而在將程序輸出復(fù)制到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的時(shí)候，則所復(fù)制的字長(zhǎng)必須不小于實(shí)際的數(shù)據(jù)字長(zhǎng)。

其他還有一些不可忽視的設(shè)備保護(hù)程序，比如對(duì)氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，所在的設(shè)備不能有任何交接動(dòng)作，否則極有可能損壞該機(jī)構(gòu)。其實(shí)不僅是在這某一地方，機(jī)械化運(yùn)輸?shù)陌惭b調(diào)試過(guò)程中，都要注意對(duì)設(shè)備的保護(hù)。

4 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)BUS OFF的原因分析

①設(shè)備設(shè)置了錯(cuò)誤的波特率；②來(lái)自于有缺陷的設(shè)備垃圾數(shù)據(jù)包；③在上電或下電時(shí)有問(wèn)題的設(shè)備引起CAN錯(cuò)誤；④終端電阻太大或是太小；⑤網(wǎng)絡(luò)電纜靠近高壓線出現(xiàn)干擾。

5 總結(jié)

以上只是在平時(shí)工作和設(shè)備改善改造過(guò)程中所學(xué)習(xí)和遇到的，經(jīng)過(guò)分析解決現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際問(wèn)題，收獲不少，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自身有很多不足，還需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)作為工業(yè)控制中一種廣泛使用的控制網(wǎng)絡(luò)，必定會(huì)繼續(xù)發(fā)展和完善，作為工程技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員，要充分了解其優(yōu)點(diǎn)并充分利用，同時(shí)采取對(duì)應(yīng)的手段和方法避免或消除可能會(huì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 唐培林.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007（11）.

[2] 李國(guó)強(qiáng).電力自動(dòng)化中現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用[J].大科技，2013（11）.

[3] 周渡海，何此昂現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)開(kāi)發(fā)入門與應(yīng)用實(shí)例[J].中國(guó)電力出版社，2010（08）.