2023年12月19日

超级厉害的魔法盒工控机械传动设备快速进化中

作者 admin

我是吴巧燕,想要跟大家分享一下我对于PLC集中控制的一些看法。传统的PLC集中控制需要将所有电缆接在PLC控制柜上,导致布线和接线都非常繁琐。同时,在使用变频器的生产线改造时,由于变频器本身需要动力线和控制线,因此重新布线的工程量和费用也很高。但是,我想告诉大家,AB Devicenet总线控制系统具备很多优点。它方便设计,结构灵活,安装也很简单,大量的柜间联线可以省去,这样就减少了安装费用。编程软件和组态软件还对在线故障诊断进行了优化,使得调试和维护变得更加方便。

 

我主要想向大家介绍在Green公司CO2膨胀烟丝生产线中,AB 1336 PLUS II变频器在AB Devicenet总线控制系统中的具体应用。同时,我也希望能向大家简要介绍一下现场总线的概念。随着控制、计算和网络技术的快速发展,现场总线在越来越多的领域得到了广泛的应用。在我的看来,通信领域已经与工业自动化进行了深度融合,而现场总线控制系统则成为了新一代的工业控制系统,逐步替代了传统的DCS。现场总线连接了zui终控制设备和上层自动化控制设备,使用可进行简单连接的双绞线等作为总线,在性能和价格方面都有了很大的提升。同时,它还采用公开、规范的通信协议,能够让多个微机化测量控制设备之间,以及现场仪表与远程监控计算机之间,进行数据的传输和信息的交换。这种技术在各种自动控制系统中都得到了广泛的应用。 我要介绍的是DeviceNet,它是一种基于CAN(Controller Area Network)通讯总线用于连接工业设备和网络的现场总线,而且特点是低成本、易于开发、支持的厂家比较多,并且不需要昂贵的连接线路。它得到了美国罗克韦尔公司的支持,已成为了现场总线中的一种非常重要的工具。我了解到DeviceNet是IEC62026标准之一,它采用五线制电缆作为网络介质,其中包括二条信号线、二条24V电源线和一条屏蔽线。这样,设备可以直接从网络上获得电源,并且可以在线连接和切下设备。此外,网络提供的电源为8安培,还可以增加冗余的电源,非常稳定可靠。 我还了解到一个案例,这家厂家的生产线工艺流程非常复杂,系统设备控制较多,分布在三层工房内,控制点多且位置分散。为了避免传统控制系统需敷设大量电缆,给设计、施工、调试和维护带来很大的缺点,该厂家经过综合考虑采用了基于设备控制层、集中监控层和生产管理层的三层管控一体化电控系统。设备控制层通过AB的DeviceNet网主要控制底层设备;集中监控层主站SLC504 PLC通过机架插槽上的控制网模块,通过同轴电缆上与Contrologix5550 PLC以及监控机等上AB的Controlnet控制主网。生产管理层与这些设备之间进行联系,实现生产流程的管控。这样的系统架构可以让员工更方便地掌控整个生产过程,提高工作效率和品质。我们的管控一体化控制系统采用了集中监控系统通过Ethernet网络连接的方式。两台监控机工作站、服务器、数据处理机、工程师站、质检室工作站及打印机都建立在同一个工业以太网上,与底层的设备控制层共同构成了管控一体化控制系统。通过这种方式,各个工作站之间的信息传输更加快捷和准确,让我们更好掌握了整个生产流程。 同时,我们还讨论了一下变频器上DeviceNet网的应用。该系统把集中监控系统、生产管理系统及设备控制层主站PLC集中于中央控制室内。设备控制系统设电控柜组及分布式I/O现场操作箱,负责直接控制现场设备及信息交换。现场控制系统主站PLC采用了AB公司的Controllogix5550,其上配置了一块Controlnet网卡、三块Devicenet网卡和一块DH+网卡。另外一个主站SLC504通过1756-CNBR模块上Controlnet网进行通信。电控柜组及现场操作箱都通过FlexI/O接入Devicenet网。我们在电控柜组上设置了Panelview1400作为现场操作界面,Panelview1400通过Devicenet连接到电控柜组。采用变频器上DeviceNet网的方式,让我们能够更好地掌控现场设备控制,提高了生产的效率和品质。我所在的公司为了解决变频器的控制问题,我们考虑了很多方案。最终,我们决定采用了变频器上DeviceNet网的方式。下面我将详细介绍一下我们的决策过程。 首先,我们注意到Panelview1400具备Devicenet接口适配器,可以和Devicenet网连接。从以上配置来看,采用DeviceNet总线可以发挥低成本、二次开发容易的特点,而且不需要昂贵的连接线路。若变频器不上总线,按原控制模式放在本地,如通过PLC输入输出模块接联接线则还有线缆较多的毛病;如将控制线接入本地子站则浪费I/O点,增加了I/O的模块数,浪费投资。若变频器上总线则需要投入一部分接口卡1203-GK5的投资,但可通过总线实现控制节省了I/O点,也能充分利用已计划投入的DeviceNet器件接口和费用,特别是能实现远程控制,包括本地和中控模式的手自动设置和频率的设置,自动化程度高,且变频器放在控制柜内一是可方便维护,二上可降低保护等级和费用。 经过我们的讨论和权衡,最终厂家决定采用变频器上DeviceNet网的方式。在软硬件配置上,我们选用了以下设备:序号 名称 型号 数量,1 主控PLC Controllogix5550 1,2 Panelview1400 2711-T14C15 2,3 电控柜内I/O模块 1794-IE8 2,4 Devicenet 模块 1794-ADN 2,5 现场定位模块1734-IT2I 2,6 微分模块 1762-L40BWAR 2,7 变频器 Powerflex700S 20。转换接口为1203-GK5。采用这种方法,我们能够高效地控制现场设备,提高生产效率和品质。我们在公司引入了一些新的设备,包括:设备网通讯模块1203-GK5、变频器1336F-BRF20-AA-EN-L4 (1.5KW) 8台、变频器1336F-BRF30-AA-EN-L4 (2.2KW) 16台、手持操作器1201-HA2、手持操作器连接电缆1202-H30、安装支座1201-DMA、连接电缆1202-C10(1米)、DeviceNet网组态软件RSNetWorx for DeviceNet和人机界面软件RSView32。 为了让1336 PLUS II变频器能够连接到DeviceNet网络上,我们通过网卡1203-GK5建立了通讯。我们采用了以下方法:首先,将网卡1203-GK5安装到变频器的插槽上。然后,通过连接电缆1202-C10(1米)将网卡与设备网通讯模块1203-GK5连接。此外,我们使用了安装支座1201-DMA将网卡固定在变频器上。这样一来,网卡和变频器就连成了一体。 接下来,我们使用RSNetWorx for DeviceNet软件进行组态。这个软件能够帮助我们建立和管理DeviceNet网中的设备和连接。我们通过这个软件将网卡添加到DeviceNet网中,并进行配置。最后,我们使用RSView32软件来设置人机界面,以便我们可以轻松地监控和控制变频器。同时,我们还使用了手持操作器及其连接电缆1202-H30来进行手动控制。 通过以上的方法,我们成功地将1336 PLUS II变频器接入到DeviceNet网络上,并实现了远程控制。这样一来,我们就可以更加高效地控制现场设备,提高生产效率和品质了。我们的系统中,连接在基架中的1756-DNB模板与PLC ControlLogix5550进行通讯,实现对电机的控制。通过这种方式,我们能够读取变频器状态字、运行频率、变频器温度及电机电流等大量过程参数,如附图1所示。 我们使用了RSView 32人机界面软件来监控和控制系统,但是这个软件并不直接与底层设备进行通讯。我们使用controlnet控制网络与PLC进行通讯,并通过1756-DNB模板、DeviceNet网络及网卡1203-GK5作为数据传输载体来与1336 PLUS II变频器通讯。 通过这种方式,RSView32能够方便、快捷地与变频器进行数据传送,只需在控制室监控机上远程更改参数即可。而1336 Plus II变频器得到了智能化控制,实现了远程控制目的。 在底层控制路径方面,我们使用了PLC ControlLogix5550来作为数据传输接口。当我们在监控机上进行参数更改时,PLC就会通过1756-DNB模板、DeviceNet网络及网卡1203-GK5与1336 PLUS II变频器进行通讯,以实现对电机的具体控制。通过这样的底层控制路径,我们能够更加方便地控制设备,提高生产效率和品质。我们使用了模块1203-GK5来连接设备网和带有SCANport接口的设备。该模块是一种基于CAN接口标准开发研制的接口,可以作为变频器和其他网络设备的通讯接口。通过把A-B公司开发的SCANport接口与设备网结合在一起,变频器可以连接在设备网上,并成为设备网上的一个节点,和网络上的其他设备进行组态通讯。 模块1203-GK5背板上有两排DIP开关,用于设置节点号、波特率、数据通道等,如图3所示。现场DIP开关SW1的值采用出厂设置值,而DIP开关SW2是根据实际需求来设置的。 在使用模块1203-GK5之前,我们需要按照设备要求来设置DIP开关的参数。在1203-GK5上DIP开关SW1的出厂设置值为:SW1-1=0,SW1-2=0,SW1-3=0,SW1-4=0,SW1-5=0,SW1-6=0,SW1-7=0,SW1-8=0。这些参数的设置对于模块的正常运行非常重要,而且需要根据实际情况进行调整。我们需要根据现场的需求来设置DIP开关SW2的拨码值,以保证模块的正常使用。 通过这样的设置,我们可以成功地将模块1203-GK5接入设备网中,并使用SCANport接口来连接变频器以及其他网络设备,实现数据传输和组态通讯。这样一来,我们就可以更加方便地控制设备,提高生产效率和品质。我需要设定设备网节点地址和数据传输速率,这是使用模块1203-GK5之前必须做的设置。模块1203-GK5的出厂默认值为63,二进制码为111111。SW2-1到SW2-6的设置值可以用作设备网节点地址,而SW2-7和SW2-8用来设定数据传输速率。出厂设置的数据传输速率为125K,我们决定继续使用这个速率。 具体节点地址的设定根据编程需要来进行,而节点地址的范围则是从0到63。SW2-6到SW2-1是用来设定节点地址的二进制数码,需要按照由大到小的顺序排列。出厂设置的节点地址为111111(2),63(D),而其他的地址则可以根据我们的实际需要进行调整。 在模块1203-GK5的背板上有个DIP开关,如图4所示。这些开关用来设置SW1的值,以保证模块的正常运行。在图4中,我们可以看到,一些SW1的开关是打开的,而其他的则是关闭的。这些开关的设置值也非常重要,需要根据实际情况进行调整。 当使用DeviceNet网线连接时,我们需要按照颜色来连接,并连接5根线,其中包括红线(V+)、白线(CANH)、亮线(SHIELD)、蓝线(CANL)和黑线(V-)。我们还需要外接24VDC电源至红线(V+)和黑线(V-)上。当使用网卡1203-GK5时,我们可以根据需要选择不同的连接方式,并保持数据传输速率为125K。我们决定选择ADAPTER 2,这是一个DeviceNet模块接口,可以实现DeviceNet设备和ControlLogix机架之间的连接。接口模块通过网络与设备进行通讯,并存储设备的相关信息,同时也能够提供I/O数据和状态信息,在给设备下载组态数据的同时也能监视设备的工作状态。 我们可以使用硬件DIP开关来设置各项参数,也可以通过配置软件来进行参数设置。不过需要注意的是,如果想通过软件参数设定网络地址,SW2-7和SW2-8必须开启。 接口模块不断地对DeviceNet上连接的设备进行扫描,并且将新的扫描结果更新到处理器内存中输入部分地址,以便于处理器进行读写操作。通过这种方式,我们就可以成功地连接各种设备,实现数据传输和组态通讯。我需要进行数据处理,同时将处理器处理的结果数据转送到DeviceNet设备网中。 要注意的是,1756-DNB模块与设备之间并没有直接的连接,也没有建立与DeviceNet设备之间的连接,它只是起到扫描器的作用,将来自设备的所有数据收集并打包,通过映射传送到处理器内存中。当然,如果需要的话,也可以使用MSG指令来直接传输信息给DeviceNet设备,或接收来自DeviceNet设备的信息。 对于ControlLogix 5550 PLC与1336 PLUS Ⅱ变频器I/O工作,可以按照图5所示进行示意。 在进行设备网组态时,我会使用RSNetWorx for DeviceNet软件进行设备网扫描,将1336PlusII变频器的设备信息映射到1756-DNB模块里。这样,我们就可以实现数据传输,并进行组态通讯。我将会使用基于32位的Windows应用程序RSNetWorx for DeviceNet进行设备网组态。这个软件非常强大,可以提供图形或电子数据表格,对设备网中的所有设备进行组态。 在使用软件进行扫描时,我会通过1336PlusII EDS文件进行人工扫描。这样就能够将设备的各种信息一步步扫描到网络上。EDS文件是一个由设备制造商提供的文本文件,其中存储了设备的各种重要信息,包括参数信息、输入/输出信息等。扫描结果会呈现在组态界面上,我们可以从这个界面上读取和编辑设备的参数信息,以完成任务需求。 通过这种方式,我可以将所有1336PLUS II变频器利用Adapter2扫描口通过1203-GM5通讯模块与PLC扫描器模块建立连接,形成了一个DeviceNet设备网,确保设备的高效运行和数据传输。我可以通过设备网进行变频器的控制和反馈。变频器的所有控制动作都可以通过设备网的控制字和状态字实现。在设定哪些参数与变频器连接之后,PLC就能读取和写入这些参数,并将变频器的常用监控参数(如加减速时间、预置频率、输出电流电压和故障代码等)设定到Data In/Out上。通过映射方式,PLC就能够对变频器进行监控,实现一般功能的控制。 这种方法既能够节省大量的电缆和布线工作,同时也能够提高系统可靠性,降低故障率。对于需要远程控制的设备,我会使用组态RSView32人机界面软件来实现。我可以通过建立标签(tag) ,将其与需要监控的I/O点相关联,RSView32可以不断获取或刷新标签数据来控制现场设备。RSView32提供了许多基本图形工具,并带有常用图形库,同时用户也可以建立自己的图形库来满足不同的需求。在作图时,我可以直接将图形对象添加到界面中,从而实现变频器的远程控制。在使用RSView32设计控制系统的人机界面时,我首先需要设置通道和节点。RSView32支持同时监控4个通道,我会通过控制网ControlNet与PLC ControlLogix进行通信。为此,我需要将通道类型设为控制网,节点设置与PLC的设定值相同。 接下来,我将创建图形对象。图形是人机交流的主要工具,我可以通过将图形对象拖入视图中来创建图形。这些图形对象都有其对应的属性值,如位置、颜色、旋转和可视性等,在操作和监控的过程中,通过改变这些属性的值,我可以使图形呈现动画特点。另外,我还可以记录动作、标签、报警等可记录的数据。动作包括命令和宏的执行,系统信息采集等。我可以使用记录的标签数据生成趋势图,而报警记录则可以用于故障分析和事故追踪。它们都分类存储在不同的记录文件里。如果需要自定义需要记录的数据,我可以进行设置以满足特定的需求。 总的来说,我会按照以下步骤进行系统界面的设计:首先是设置通道和节点,然后创建图形对象。在操作和监控的过程中记录动作、标签和报警等可记录的数据,最后将这些数据分类存储在不同的记录文件里。我需要设计两个界面,一个是变频器参数调节画面,另一个是膨胀烟丝线前后端配套设备的工作界面。前者包括变频器的重要参数,如频率设定和加减速时间等。这些参数也可以从变频器的面板上设置。后者包括膨胀烟丝线前后端配套设备的实物流程图片和一些指示灯、按钮等。 接下来,我需要设置标签或衍生标签。标签是RSView32与外界通信的手段,可以用来控制实际对象。有些标签直接与设备上的输入输出点相关,而另一些则是它们的衍生或系统中所使用的变量。 然后,我需要给图形对象添加动画。只有给图形对象添加了动画标签,才能使之与实际的硬件设备关联起来。用户通过人机界面的操作,便能够远程调节变频器参数及膨胀烟丝线前后端配套设备整条线的工作。为了使工作图片更加形象逼真,还进行了一些技术处理。例如,使用切片机图形的片烟动态进料及切刀的动作来表示物料输送的状态和切片机的主要动作。这样,在改变磨削速度时,操作者可以更为直观的现场感受。 综上所述,我需要设计两个界面,具体步骤包括设置标签或衍生标签、给图形对象添加动画,使之与实际的硬件设备关联起来,并且使用技术处理增加界面的形象感受。最终,用户可以通过人机界面远程调节变频器参数以及膨胀烟丝线前后端配套设备整条线的工作。通过我的设计,我成功地实现了膨胀烟丝线前后端配套设备的工作界面,并且还能够对电机进行远程启动、停止和频率的实时控制。图7 展示了使用RSView32设计的整线工作界面,可以通过此界面控制变频器及PLC上与工况相关的输入输出点。 图8 展示了1336 PLUS II变频器频率的中控设置。 经过调试之后,我发现设计的工作界面可以正常与控制网通信,并且可以直接控制变频器及PLC上的与工况相关的输入输出点,证明整个组态和通信均正确无误。在中控监控机上,我可以监控1336 Plus II变频器,也可以控制各子站的输出。此种控制方式可以通过软件查看或修改1336 Plus II变频器内部的300多条参数,如电机的电流、温度、转速等,这些数据都可以通过DeviceNet网络的数据采集获得。只需在控制室的触摸屏或监控机上进行操作,就可以远程更改这些参数。 综上所述,我的设计成功实现了膨胀烟丝线前后端配套设备的工作界面,并且还能够对电机进行远程的实时控制。通过此界面,我可以直接控制变频器及PLC上的输入输出点,实现自动化控制。同时,1336 Plus II变频器中的各项参数也可以由此界面进行查看与修改,极大提高了生产效率和控制精度。我成功地将1336 Plus II变频器智能化控制,并通过DeviceNet网络对其各项参数进行调节。整个中控及变频器操作工作界面操作简便,界面直观,非常适合实际的工作环境,并达到了预期效果。使用网络通讯的方式比传统的控制方式具有接线数量减少、采集变频器的数据量大、节约电能、抗干扰能力强等优点,具有很高的推广价值。 我在膨胀烟丝线前后端配套设备的设计中,使用了一些设备如下:

BAUMÜLLER DAF132K-23A30-5

Baumüller 3DO660046204000?000

Baümuller 3.9016E

Baümuller 3.9016C

Baumüller BFN3-1-80

Baumüller BFN3-1-56

通过使用这些设备,我成功地实现了设备的数字化控制,并达到了预期的工作效果。在我参与的一个设备制造项目中,我们使用了多种Baumüller的设备,包括以下型号:

Baumüller BUG623-56-54-E-?000

Baumüller BUG623-56-54-E-?005

Baumüller BUS624-38/55-54?-0-000

Baumüller BUS622-15/22-54?-0-000

Baumüller BKF12/300/400-6?04000003

Baumüller BKF/BKD7000

Baumüller BKF12/070/400-6?04000003

Baumüller BKF12/030/400-6?04000003

这些设备都经过了我们的精心选型,可以根据不同的生产需求进行配置。我们使用这些设备建造出了一条高效、无故障的生产线,使我们的生产能力更上一层楼。

我曾经在一个自动化控制系统的项目中使用了多个Baumüller品牌的设备,其中包括以下型号:

BAUMÜLLER BKF12/030/400-6?04000003

Baumüller BKF12/050/400-6?04000003

Baumüller BUS6-VC-EC-0022

BAUMÜLLER BUS6-VC-0C-0069

BAUMÜLLER BUK20-62-05-1

BAUMULLER BUS21224530001

Baumüller BUS621-05/7

BAUMÜLLER BUM62-075/97

Baumüller BUS6-VC-E-0022

Baumüller BUS6-VC-E-0022

这些设备都采用了现代化的技术和工艺,在我们的项目中表现得非常出色。相对于传统的控制系统,它们更为智能化、高效化,使得整个生产过程更加稳定、顺畅。我们在使用这些设备的过程中几乎没有任何故障或问题,这也说明了Baumüller是一个非常可靠的品牌。在我从事自动化控制领域的工作中,我曾使用了Baumüller品牌的许多设备,包括以下型号:

Baumüller BUS6-VC-EC-0022

BAUMÜLLER 3.9502C

BAUMÜLLER BUM62-75/97

Baumüller BUS21-15/30-31-?028

Baumüller GNA225

Baumüller DSOG71-S

Baumüller BUG622-28-54-E-?000

这些设备具有先进的技术和完善的设计,能够有效地满足不同领域的生产需求。它们的稳定性和可靠性均得到了验证,使得我们的生产线更加智能、高效和可靠,大大提升了我们的生产效益。在整个使用期间,我们没有遇到任何重大的故障或问题,这也证明了Baumüller是一个非常值得信赖的品牌,具有非常高的市场声誉。我很高兴地看到,我已经成功将该商品加入购物车了。