中達(dá)電通股份有限公司 遲樂(lè)強(qiáng)
【摘要】本文主要介紹了臺(tái)達(dá)工控產(chǎn)品（PLC、變頻器、溫控器、等）在DviceNe網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)以太網(wǎng)方面的應(yīng)用。
【關(guān)鍵字】臺(tái)達(dá) 現(xiàn)場(chǎng)總線 工業(yè)以太網(wǎng) Devicenet PLC HMI
Abstract: This paper, mainly introduces the applications of DELTA Industrial Products (such as PLC, AC motor drive, Temperature controller, etc.) in Devicenet networks and ethernet.
Key words: DELTA Fieldbus Ethernet Devicenet PLC HMI
1.引言
Devicenet是當(dāng)今較為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線的其中一種�，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)既是一個(gè)開(kāi)放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。它把作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能設(shè)備連接成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)控制、補(bǔ)償計(jì)算、參數(shù)修改、報(bào)警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化的綜合自動(dòng)化功能。是一項(xiàng)以智能傳感器、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)�，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設(shè)備一對(duì)一的分別進(jìn)行連線的結(jié)構(gòu)形式。把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入\輸出模塊放入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室中的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點(diǎn)：
系統(tǒng)具有開(kāi)放性和互用性
通信協(xié)議遵從相同的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成開(kāi)放互連的系統(tǒng)。系統(tǒng)間、設(shè)備間可以進(jìn)行信息交換，不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可以互換。
系統(tǒng)功能自治性
系統(tǒng)將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以完成自動(dòng)控制的基本功能，并可以隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。
系統(tǒng)具有分散性
現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的是一種全分散的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
系統(tǒng)具有對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性
現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，不再需要DCS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換隔離等功能單元及其復(fù)雜的接線，節(jié)省了硬件數(shù)量和投資。簡(jiǎn)單的連線設(shè)計(jì)，節(jié)省了安裝費(fèi)用。設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理能力，減少了維護(hù)工作量。設(shè)備的互換性、智能化、數(shù)字化提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性。還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信與控制技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)的深刻改革。信息技術(shù)正迅速滲透到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備層，覆蓋從生產(chǎn)車間到企業(yè)管理經(jīng)營(yíng)的各個(gè)方面，溝通從原料供應(yīng)、生產(chǎn)制造到生產(chǎn)調(diào)度、資源規(guī)劃乃至市場(chǎng)銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐步形成以控制網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）就是順應(yīng)這一趨勢(shì)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。而以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。如圖所示為：以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。
2.項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介
PLC制造廠是生產(chǎn)臺(tái)達(dá)DVP-S和DVP-E等系列PLC的生產(chǎn)部門，此次做的項(xiàng)目是其中的3條產(chǎn)線包括：ICT狀態(tài)、ASSY狀態(tài)、T2+PACK狀態(tài)，其中每條產(chǎn)線包含8種及以上的信息狀態(tài)例如：產(chǎn)線缺料報(bào)警、O/I錯(cuò)誤、二次堆貨、測(cè)試治具不良等等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感器（熱電偶）、執(zhí)行器（電動(dòng)機(jī)）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(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)以及向產(chǎn)線發(fā)布生產(chǎn)命令等。那么通過(guò)什么形式來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)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(guān)注的問(wèn)題�；\統(tǒng)地說(shuō)，此項(xiàng)目用到的是現(xiàn)場(chǎng)總線（Devicenet）及工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)信息交換的。這也符合了上面闡述的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)種的應(yīng)用，其帶來(lái)的好處不再累述。
3.解決方案
3.1整個(gè)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：
PLC生產(chǎn)監(jiān)控車間網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
3.2整個(gè)系統(tǒng)中用到的主要設(shè)備清單如下：
產(chǎn)品型號(hào)
數(shù)量
備注
DVP-EN01-SL
2塊
工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊
DVP-DNET-SL
1塊
Devicenet主站模塊
DVP-DT01
2塊
Devicenet從站模塊
DVP-28SV
1臺(tái)
臺(tái)達(dá)PLC
DVP-12SA
2臺(tái)
臺(tái)達(dá)PLC
RTU-DNET
1塊
Devicenet遠(yuǎn)程I/O通訊模塊（每臺(tái)最多可擴(kuò)展8塊I/O模塊）
DVP-08SN
2塊
數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊（8點(diǎn)）
DVP-08ST11N
2塊
數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊（8點(diǎn)）
DNA02
4塊
Devicenet從站模塊
TAP-CN01
3塊
Devicenet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展
TAP-CB02
150米
Devicenet細(xì)電纜（外徑6.9mm）
Unknown
100米
EHERNET工業(yè)以太網(wǎng)線（配有RJ45水晶頭）
DOP-AE10T
2臺(tái)
臺(tái)達(dá)AE系列人機(jī)界面
DOP-A10T
2臺(tái)
臺(tái)達(dá)A系列人機(jī)界面
DOP-EXLNHJ1AE
2塊
臺(tái)達(dá)AE系列人機(jī)界面以太網(wǎng)通訊擴(kuò)展卡
VFD-B
2臺(tái)
臺(tái)達(dá)B系列變頻器
DTD-4896
2臺(tái)
臺(tái)達(dá)溫控器
PT100
2個(gè)
鉑電阻（溫度傳感器，佩帶標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換變送器）
3.3網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的實(shí)現(xiàn)
如何將這么多設(shè)備組態(tài)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)彼此的通訊使我們關(guān)注的主要問(wèn)題，下面詳細(xì)說(shuō)明一下組態(tài)過(guò)程。首先，臺(tái)達(dá)遵循的Devicenet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)組態(tài)需要的軟件是DevicenetBuilder_V1.01，利用它可以將幾乎涵蓋所有的臺(tái)達(dá)產(chǎn)品集成在一起，組成Devicenet通訊網(wǎng)絡(luò)。其操作性簡(jiǎn)單、方便、易懂。下面詳細(xì)詮釋一下Devicenet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)步驟及細(xì)節(jié)，如下：
步驟1
硬件網(wǎng)絡(luò)都搭建完成后，設(shè)置好每個(gè)硬件節(jié)點(diǎn)的地址后，按著各個(gè)產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)將通訊格式修改成對(duì)應(yīng)的格式（此步驟不做詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)榕_(tái)達(dá)相應(yīng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上都有詳細(xì)的說(shuō)明），運(yùn)行DevicenetBuilder_V1.01，掃描整個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)搜索到網(wǎng)絡(luò)上的所有在線節(jié)點(diǎn)，如圖3-1。
圖3-1
步驟2
在主站掃描模塊中配置各個(gè)從站的地址映射，如圖3-2�！ �
圖3-2
注釋：圖3-2中標(biāo)明的輸出列表指的是，Devicenet主站向從站發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址，也就是主站數(shù)據(jù)寄存器占用的地址；而輸入列表指的是，Devicenet從站向主站發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址，也就是主站接受到從站的數(shù)據(jù)后在主站中存放這些數(shù)據(jù)占用的地址區(qū)間。舉例說(shuō)明如下：
輸入數(shù)據(jù)
D6037
VFD-B變頻器狀態(tài)字
D6038
VFD-B變頻器頻率反饋值（相對(duì)PLC）
D6039
D6040
輸出數(shù)據(jù)
D6287
VFD-B變頻器控制字（如啟動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)等）
D6288
VFD-B變頻器頻率設(shè)定值（由上位機(jī)設(shè)定送給變頻器）
D6289
D6290
步驟3
接下來(lái)要做的事情就是將這些對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在程序當(dāng)中表現(xiàn)出來(lái)，如圖3-3�！�
圖3-3
圖3-4
如圖3-4：M20為變頻器的啟動(dòng)按鈕，M12為變頻器運(yùn)行狀態(tài)指示�！�
圖3-5
圖3-5中D6288為變頻器頻率的設(shè)定值（在觸摸屏中設(shè)定）。
圖3-6
圖3-6中D6038為變頻器實(shí)際頻率的反饋值。
經(jīng)過(guò)這3個(gè)簡(jiǎn)單的配置和編寫(xiě)步驟，就可以實(shí)現(xiàn)變頻器和PLC之間的Devicenet網(wǎng)絡(luò)的通訊了。
下邊講一下控制室、辦公室的HMI與現(xiàn)場(chǎng)的PLC之間的以太網(wǎng)通訊。方法很簡(jiǎn)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
圖3-7
圖3-8
步驟2
配置HMI的IP地址，如圖3-9
圖3-9
步驟3
設(shè)置PLC的IP地址，如圖3-10
圖3-10
第二個(gè)HMI的IP設(shè)置類似，就不累述。經(jīng)過(guò)上述3個(gè)步驟的設(shè)置，2個(gè)HMI和PLC就可以進(jìn)行以太網(wǎng)通訊了，這樣控制室和辦公室就可以完全監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)車間的各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)了。
4.結(jié)束語(yǔ)
本文詳細(xì)討論了如何運(yùn)用Devicenet網(wǎng)絡(luò)結(jié)合Ethernet實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jiān)控整個(gè)產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，很大程度上體現(xiàn)了臺(tái)達(dá)產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)方面的靈活性、多樣性和較強(qiáng)的可運(yùn)用性。
作者介紹
遲樂(lè)強(qiáng) 公司職位：技術(shù)工程師 主要從事PLC應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
�。�1）DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)（程序篇）
（2）DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)（特殊模塊篇）
�。�3）DOP-TP人機(jī)界面應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)
（4）Delta-Devicenet應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)
