1 、 引言

隨著plc技術(shù)的發(fā)展和大量智能設(shè)備的涌現(xiàn)，機(jī)架式的集中控制和總線模式的離散式控制系統(tǒng)成為實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)兩大模式。而總線模式的離散式控制系統(tǒng)憑借其配置靈活、工作穩(wěn)定、線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線是歐姆龍工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——netlinx的底層網(wǎng)絡(luò)，具有開放、低價(jià)、可靠、高效的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于高實(shí)時(shí)性要求的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)底層控制，得到廣泛應(yīng)用。

2、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比較，devicenet現(xiàn)場(chǎng)總線具有以下優(yōu)勢(shì)：利用信息技術(shù)及數(shù)字信號(hào)通信技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度；應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸可靠、信息響應(yīng)快速、抗干擾能力增強(qiáng)；具有自動(dòng)診斷、故障顯示功能；更好地滿足控制系統(tǒng)信息集成的要求；總線節(jié)點(diǎn)具有良好的防護(hù)等級(jí)，可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試更加靈活方便、控制性能大幅度提高；系統(tǒng)綜合成本大幅度減少。

3、 應(yīng)用方案簡(jiǎn)介

以omron公司的自動(dòng)化產(chǎn)品基于devicenet總線在我公司某車型生產(chǎn)線焊裝夾具中的改善實(shí)例，對(duì)devicenet總線的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和調(diào)試過程做一下介紹。

3.1 改善的原因和需要達(dá)到的目的

該生產(chǎn)線是一條以往復(fù)桿為主要傳輸工具的白車身手動(dòng)焊接主線，是幾年前的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，采用是傳統(tǒng)的plc集中控制（一個(gè)主機(jī)架和兩個(gè)擴(kuò)展機(jī)架），對(duì)主線所有的夾具實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行。所有的數(shù)字量i/o點(diǎn)均從plc柜內(nèi)接線，導(dǎo)線用量大、布線復(fù)雜、故障率高，給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)帶來了諸多不便，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。特別是二號(hào)工位上的左右側(cè)圍，夾具氣缸非常多，i/o線路比較龐大，不但給反復(fù)運(yùn)動(dòng)的坦克鏈帶來很大的負(fù)荷，而且大量的線路因?yàn)檫@樣頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)很容易造成線路的損壞，給故障的處理帶來不便，甚至影響生產(chǎn)。

在分析、比較了各種不同的控制方案后，我們決定采用以devicenet為底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)從根本上去解決這個(gè)問題。

經(jīng)過改造升級(jí)后，系統(tǒng)的自動(dòng)化控制性能要得到很大的提高，而且系統(tǒng)可靠、故障率低、維護(hù)方便，能有效降低停臺(tái)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。

3.2 方案的規(guī)劃

在保證原系統(tǒng)能正常運(yùn)行的前提下，只對(duì)二號(hào)位的左右側(cè)圍夾具進(jìn)行控制模式的改善，構(gòu)建一個(gè)集散式的控制系統(tǒng)，并且添加以態(tài)網(wǎng)通信卡用來和上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，上位機(jī)采用組態(tài)王軟件進(jìn)行畫面組態(tài)模擬和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控。針對(duì)二號(hào)位上的被控元件，總線上連接的輸入設(shè)備有按鈕、接近開關(guān)，輸出設(shè)備有電磁閥。二號(hào)位夾具的工作狀態(tài)、故障信息等均通過devicenet網(wǎng)絡(luò)傳送至上位機(jī)和控制器。

3.3 系統(tǒng)的構(gòu)建及調(diào)試

（1）進(jìn)行總體規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行合理的線路的布局。以二號(hào)位的左右側(cè)圍夾具來說，兩側(cè)的氣缸呈對(duì)稱式分布，輸出電磁閥也基本對(duì)稱，總線從主plc出來先接入左側(cè)鄰近主控制柜的離散控制盒內(nèi)再經(jīng)坦克鏈接到右側(cè)的控制盒結(jié)束。圖1是總線部分的拓?fù)鋱D。

圖1 devicenet總線架構(gòu)

（2）將現(xiàn)場(chǎng)的離散模塊（小控制盒內(nèi)的防護(hù)等級(jí)ip20的輸入和輸出模塊以及防護(hù)等級(jí)ip67的輸入模塊）連接到devicenet總線的節(jié)點(diǎn)。omron的總線模塊分為端子排連接和標(biāo)準(zhǔn)插接頭的連接兩種方式，devicenet總線標(biāo)準(zhǔn)電纜是一根4芯的同軸電纜加上屏蔽層，芯線的顏色分別是紅（24v+）、黑（24v零線）、藍(lán)（信號(hào)正）、白（信號(hào)負(fù)）四種顏色，在端子排連接的模塊上標(biāo)明了四種顏色，在接線時(shí)要保證一致；標(biāo)準(zhǔn)插接頭的插頭連接要根據(jù)具體模塊圖紙上的要求進(jìn)行連接。無論是端子排連接還是插接頭連接，最終的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是任何一種顏色的線要一通到底，所以在連接好總線后必須要用三用表的電阻檔來檢測(cè)所有鏈路是否通暢。網(wǎng)絡(luò)總線兩端應(yīng)安裝正確的終端電阻（120ω，可選配omron公司隨系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)終端電阻），在系統(tǒng)不上電時(shí)測(cè)得的網(wǎng)絡(luò)can-h和can-l之間的電阻值應(yīng)在50ω～70ω。

（3） 安裝devicenet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具軟件configurator v2.2，該工具是用來對(duì)總線上的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配和離散模塊的i/o地址配置。在安裝好該軟件后有必要對(duì)其中的eds配置文件進(jìn)行更新和升級(jí)，否則可能會(huì)在總線掃描時(shí)出現(xiàn)模塊無法識(shí)別的情況。

（4） 給將要添加到devicenet網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備分配節(jié)點(diǎn)址并設(shè)置正確的通信波特率，devicenet網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)網(wǎng)段所有節(jié)點(diǎn)的通信波特率必須一致，且不允許有節(jié)點(diǎn)地址重復(fù)的設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)配置界面右鍵點(diǎn)擊總線上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備圖標(biāo)可以對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址進(jìn)行更改，節(jié)點(diǎn)設(shè)備都配置好后在總線分配器上的輸入/輸出選項(xiàng)卡上可以對(duì)已經(jīng)配置了節(jié)點(diǎn)號(hào)的設(shè)備進(jìn)行輸入/輸出通道地址的分配。當(dāng)然也可以方便地取消或添加模塊的默認(rèn)i/o地址通過點(diǎn)擊全局選項(xiàng)卡上的“register/unregistered”按鈕，這樣就很方便地將出錯(cuò)或暫時(shí)不需要的模塊從總線上屏蔽掉，給調(diào)試工作帶來很靈活的處理。

（5）通過編程設(shè)備將plc的機(jī)架插槽模塊配置下載到plc。在連接總線分配器之前，我們需要通過plc模塊上的rs232接口連接plc模塊至編程設(shè)備，通過在線功能將主機(jī)架上的功能模塊和i/o模塊以及擴(kuò)展機(jī)架上的i/o模塊，按照實(shí)際的插槽號(hào)一一對(duì)應(yīng)地配置到plc的i/o配置中去并下載到plc，plc將通過該配置來對(duì)機(jī)架上的模塊進(jìn)行掃描檢查，如果發(fā)現(xiàn)配置信息和實(shí)際的不一致將會(huì)在診斷信息里面給出具體的出錯(cuò)提示，可以很直觀地通過提示找到問題點(diǎn)。在c200h中的插槽號(hào)是固定了的，但是在cs1h-h的處理器中的插擦好是連續(xù)分配的，如果我們要跳過一個(gè)插槽不進(jìn)行配置時(shí)需要將該插槽配置為“16點(diǎn)虛”這樣的話它只占用插槽號(hào)但不分配實(shí)際地址。在以太網(wǎng)插槽點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵可以對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)的通信設(shè)置如ip地址等，設(shè)置好后下載到plc以便后面通過網(wǎng)線與plc進(jìn)行通信連接。

（6）通過編程設(shè)備將devicenet網(wǎng)絡(luò)配置的節(jié)點(diǎn)設(shè)備參數(shù)全部下載到總線分配器。這個(gè)過程分兩步進(jìn)行：首先是將配置的節(jié)點(diǎn)設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)下載到總線分配器模塊，通過文件選項(xiàng)里面的下載選項(xiàng)；然后是雙擊打開總線分配器，將里面配置好的i/o通道配置下載到總線分配器，通過點(diǎn)擊下載按鈕進(jìn)行下載。這個(gè)過程都必須是在編程設(shè)備和plc在線的情況下進(jìn)行的（rs232接口或者是以太網(wǎng)卡接口），而且需要注意的是這些數(shù)據(jù)一旦下載到總線分配器后就會(huì)保存在總線分配器里面，就算掉電也不會(huì)丟失，所以有時(shí)候在使用舊的模塊對(duì)總線進(jìn)行掃描時(shí)會(huì)有沖突信息提示，表明當(dāng)前掃描的總線設(shè)備與總線分配器里面的存儲(chǔ)內(nèi)容不符（包括節(jié)點(diǎn)地址不符、型號(hào)不符、i/o地址不符等），同時(shí)總線分配器的led顯示屏也會(huì)給出相應(yīng)的沖突的設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號(hào)。當(dāng)出現(xiàn)這樣的情況時(shí)，需要手動(dòng)地將實(shí)際的總線配置和i/o配置編輯正確后下載到總線分配器再次掃描就不會(huì)出現(xiàn)上面的情況。

（7）原始程序的修改。在修改程序之前先將升級(jí)的主機(jī)架和plc替換掉原來的舊機(jī)架和plc，其他的模塊保持不變，然后將離線的程序里面的cpu進(jìn)行升級(jí)處理，其程序內(nèi)部的變量地址也跟著會(huì)相應(yīng)的變化（因?yàn)獒槍?duì)不同的plc模塊其內(nèi)部地址的編址方式可能會(huì)有所不同），外部i/o保持不變。將自動(dòng)轉(zhuǎn)換后的程序通過rs232接口下載到plc進(jìn)行在線試運(yùn)行，看是否和原始的模塊運(yùn)行時(shí)有所不同，最后得到的結(jié)論是：內(nèi)部點(diǎn)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換不會(huì)影響到原始程序的正常運(yùn)行。運(yùn)行無誤后就可以將二號(hào)位的i/o地址根據(jù)總線分配器里面的i/o配置進(jìn)行相應(yīng)的修改，然后保存到新的plc里面。

（8） 將所有的程序和總線節(jié)點(diǎn)配置文件做好備份，以便日后進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)和維護(hù)。

4、 結(jié)束語

系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐表明：該系統(tǒng)功能強(qiáng)大、安全可靠、操作靈活，為生產(chǎn)線白車身的生產(chǎn)創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，并大大提高了生產(chǎn)效率、自動(dòng)化生產(chǎn)水平和管理水平。