基于devicenet現(xiàn)場總線的鋁熱連軋生產(chǎn)線控制系統(tǒng)

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1、全國第十四屆輕合金加工學(xué)術(shù)交流會論文集．165．基于Device．Net現(xiàn)場總線的鋁熱連軋生產(chǎn)線控制系統(tǒng)朱海濤(中鋁西南鋁板帶有限公司熱軋廠，重慶401326)摘要：西南鋁“1+4”鋁熱連軋生產(chǎn)線設(shè)計采用基于Device—Net現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)。簡要介紹De．vice．Net現(xiàn)場總線的技術(shù)特點，系統(tǒng)的構(gòu)建和調(diào)試等。該系統(tǒng)包括7條Device．Net網(wǎng)絡(luò)，上百個節(jié)點，總線長度達2km，實踐表明該系統(tǒng)滿足了鋁熱連軋過程自動化的需要。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；Device—Net；鋁熱連軋；控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線是過程控制、自動化儀表和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2、不斷發(fā)展的產(chǎn)物，它的成熟發(fā)展把自動化系統(tǒng)推向新的階段??，F(xiàn)場總線是現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的雙向數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線，是應(yīng)用在底層的一種總線型拓撲網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于石油、化工和冶金等領(lǐng)域。鋁熱連軋是現(xiàn)代鋁加工發(fā)展的趨勢，集成機電儀、液壓伺服和計算機模型控制等技術(shù)于一體的鋁熱連軋過程自動化，也是鋁加工的核心技術(shù)之一，研究現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用對軋制過程自動化的發(fā)展具有重要意義。l現(xiàn)場總線1．1現(xiàn)場總線的定義現(xiàn)場總線是以單個分散的數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，相互交換信息，共同完成自動控制功能的底層

3、控制網(wǎng)絡(luò)。它的主要特點是：●一對多結(jié)構(gòu)：即一條數(shù)字通訊線連接多臺設(shè)備；●互換性和互操作性；●控制功能分散：現(xiàn)場設(shè)備具有檢測和操作功能；●開放式網(wǎng)絡(luò)。目前，主要應(yīng)用的現(xiàn)場總線類型有Can、Profibus、Device．Net、Hart等。2Device．Net現(xiàn)場總線Device—Net是由美國羅克韋爾公司研發(fā)的一種低成本現(xiàn)場總線，它將限位開關(guān)、控制面板等工業(yè)設(shè)備連接到總線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一種簡單可靠的網(wǎng)絡(luò)解決方案，同時，提供了多供貨商同類部件間的可互換性，減少了配線和現(xiàn)場設(shè)備安裝的成本和時間。Device．Net的直接互連性不僅改

4、善了設(shè)備間的通信，而且提供重要的基礎(chǔ)級故障診斷功能。2．1技術(shù)特點[21(1)Device．Net是一種底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其設(shè)備具有互換性和互操作性；(2)Device．Net物理層協(xié)議定義了拓撲結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)元件，典型的拓撲結(jié)構(gòu)是干線．分支方式。通信介質(zhì)可采用粗型電纜、細型電纜和扁平電纜?？偩€拓撲如圖1所示；(3)Device．Net是一個開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準，規(guī)范和協(xié)議都是開放的，任何人都能從ODVA獲得，無需購買硬件、軟件或授權(quán)舊1；(4)Device—Net最多支持64個節(jié)點；·166．全國第十四屆輕合金Jjnr學(xué)術(shù)交流會論文集干線

5、終端多口單口終端電阻端子電阻刻蘭蘭l∑艫陸窶囪囪悃圖lDevice-Net總線拓撲圖支線(5)Device．Net采用生產(chǎn)者／消費者網(wǎng)絡(luò)模型，通信功能強大，支持對等、多主或主／從通信結(jié)構(gòu)，支持位選通、輪詢、狀態(tài)改變／周期的I／O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式；(6)Device．Net通信介質(zhì)為獨立雙絞線，總線長度隨網(wǎng)絡(luò)傳輸速度而定，支持不同規(guī)格的電纜。電纜的選用如表1所示[41；蓉k簍b／蘭———葛霪_————王鼉囊于魚—T曩主惹信速率粗型細型扁平‘：。==，^s電纜”“?1(7)支持設(shè)備的熱插拔，可帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，在線修改網(wǎng)絡(luò)配置；(8)

6、Device．Net定義了兩類不同的報文：顯式報文和I／O報文。3鋁熱連軋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋁熱連軋控制系統(tǒng)具有控制區(qū)域大、功能多且相互交叉等特點，因此，基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)采用處理能力強的快速CPU，并采用多CPU控制器及多控制器系統(tǒng)?？刂破靼磪^(qū)(粗軋區(qū)、精軋區(qū)等)構(gòu)成控制器群，由高速TC．Net將各控制器連接成一個控制器群網(wǎng)。根據(jù)熱連軋自動化系統(tǒng)的功能，采用區(qū)域控制器群和高速通信網(wǎng)結(jié)合的分級計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)自動化級采用多CPUPLC系統(tǒng)和Device．Net、FlexI／O、現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備及傳動系統(tǒng)等組成。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2

7、所示。4Device．Net在鋁熱連軋控制系統(tǒng)中的應(yīng)用4．1Device．Net的系統(tǒng)架構(gòu)由于鋁熱連軋現(xiàn)場被控設(shè)備數(shù)量多，區(qū)域分散，生產(chǎn)線距離長，控制點多，根據(jù)基礎(chǔ)自動化級的功能，采用Device．Net為底層網(wǎng)絡(luò)，完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制。系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖3所示。在本系統(tǒng)中共有7條Device．Net總線：RM操作臺1，主要連接粗軋操作臺按鈕、指示燈等；RM操作臺2，主要連接150mm剪、60mrn剪操作箱；RM主控系統(tǒng)，主要連接粗軋區(qū)輥道MPP柜及粗軋機機架設(shè)備MCC；RM介質(zhì)系統(tǒng)，主要連接粗軋區(qū)MCC柜；FMP／P系統(tǒng)，主要

8、連接精軋主操臺和精軋本地操作箱；FM主控系統(tǒng)，主要連接精軋區(qū)的輥道控制MPP及精軋機機架設(shè)備MCC柜；FM介質(zhì)系統(tǒng)，主要連接精軋介質(zhì)系統(tǒng)MCC柜，GP操作面板、按鈕和指示燈等?，F(xiàn)場全國第十四屆輕合金jjn-r-學(xué)術(shù)交流會論文集電機圍2熱連軋自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3典型的Dev