中達電通股份有限公司             遲樂強

【摘要】本文主要介紹了臺達工控產(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】臺達     現(xiàn)場總線     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是當今較為流行的現(xiàn)場總線的其中一種。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)既是一個開放通信網(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)點的智能設(shè)備連接成自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)基礎(chǔ)控制、補償計算、參數(shù)修改、報警、顯示、監(jiān)控、優(yōu)化的綜合自動化功能。是一項以智能傳感器、控制、計算機、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)。現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路要求，設(shè)備一對一的分別進行連線的結(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)場設(shè)備，加上現(xiàn)場設(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算機或控制儀表，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)了徹底的分散控制。現(xiàn)場總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點：

    系統(tǒng)具有開放性和互用性

　　通信協(xié)議遵從相同的標準，設(shè)備之間可以實現(xiàn)信息交換，用戶可按自己的需要，把不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成開放互連的系統(tǒng)。系統(tǒng)間、設(shè)備間可以進行信息交換，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)將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，現(xiàn)場設(shè)備可以完成自動控制的基本功能，并可以隨時診斷設(shè)備的運行狀況。

    系統(tǒng)具有分散性

    現(xiàn)場總線構(gòu)成的是一種全分散的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。

    系統(tǒng)具有對環(huán)境的適應(yīng)性

　　現(xiàn)場總線支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)供電和通信，并可以滿足安全防爆的要求。由于現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)簡化，不再需要DCS系統(tǒng)的信號調(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。簡單的連線設(shè)計，節(jié)省了安裝費用。設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理能力，減少了維護工作量。設(shè)備的互換性、智能化、數(shù)字化提高了系統(tǒng)的準確性和可靠性。還具有設(shè)計簡單，易于重構(gòu)等優(yōu)點。

　　計算機網(wǎng)絡(luò)、通信與控制技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致自動化系統(tǒng)的深刻改革。信息技術(shù)正迅速滲透到生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備層，覆蓋從生產(chǎn)車間到企業(yè)管理經(jīng)營的各個方面，溝通從原料供應(yīng)、生產(chǎn)制造到生產(chǎn)調(diào)度、資源規(guī)劃乃至市場銷售的各個環(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)場總線（Fieldbus）就是順應(yīng)這一趨勢發(fā)展起來的新技術(shù)。而以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更是當今企業(yè)發(fā)展的趨勢。如圖所示為：以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。

　　2.項目背景簡介

　　PLC制造廠是生產(chǎn)臺達DVP-S和DVP-E等系列PLC的生產(chǎn)部門，此次做的項目是其中的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)線缺料報警、O/I錯誤、二次堆貨、測試治具不良等等。通過現(xiàn)場傳感器（熱電偶）、執(zhí)行器（電動機）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)線運行狀態(tài)以及向產(chǎn)線發(fā)布生產(chǎn)命令等。那么通過什么形式來完成現(xiàn)場與控制室、辦公室及操作員之間的信息交換呢？這就是我們最關(guān)注的問題。籠統(tǒng)地說，此項目用到的是現(xiàn)場總線（Devicenet）及工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式來完成整個系統(tǒng)信息交換的。這也符合了上面闡述的計算機網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實生產(chǎn)種的應(yīng)用，其帶來的好處不再累述。

　　3.解決方案

　　3.1整個項目的網(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整個系統(tǒng)中用到的主要設(shè)備清單如下：

產(chǎn)品型號	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	臺達PLC
DVP-12SA	2臺	臺達PLC
RTU-DNET	1塊	Devicenet遠程I/O通訊模塊（每臺最多可擴展8塊I/O模塊）
DVP-08SN	2塊	數(shù)字量輸出擴展模塊（8點）
DVP-08ST11N	2塊	數(shù)字量輸入擴展模塊（8點）
DNA02	4塊	Devicenet從站模塊
TAP-CN01	3塊	Devicenet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點擴展
TAP-CB02	150米	Devicenet細電纜（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	臺達AE系列人機界面
DOP-A10T	2臺	臺達A系列人機界面
DOP-EXLNHJ1AE	2塊	臺達AE系列人機界面以太網(wǎng)通訊擴展卡
VFD-B	2臺	臺達B系列變頻器
DTD-4896	2臺	臺達溫控器
PT100	2個	鉑電阻（溫度傳感器，佩帶標準信號轉(zhuǎn)換變送器）

　　3.3網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的實現(xiàn)

　　如何將這么多設(shè)備組態(tài)起來，從而實現(xiàn)彼此的通訊使我們關(guān)注的主要問題，下面詳細說明一下組態(tài)過程。首先，臺達遵循的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達產(chǎn)品集成在一起，組成Devicenet通訊網(wǎng)絡(luò)。其操作性簡單、方便、易懂。下面詳細詮釋一下Devicenet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)步驟及細節(jié)，如下：

　　步驟1

　　硬件網(wǎng)絡(luò)都搭建完成后，設(shè)置好每個硬件節(jié)點的地址后，按著各個產(chǎn)品的說明書將通訊格式修改成對應(yīng)的格式（此步驟不做詳細說明，因為臺達相應(yīng)產(chǎn)品說明書上都有詳細的說明），運行DevicenetBuilder_V1.01，掃描整個網(wǎng)絡(luò)會自動搜索到網(wǎng)絡(luò)上的所有在線節(jié)點，如圖3-1。　

圖3-1

　　步驟2

　　在主站掃描模塊中配置各個從站的地址映射，如圖3-2。　　

圖3-2

　　注釋：圖3-2中標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PLC）
	D6039
	D6040

輸出數(shù)據(jù)	D6287	VFD-B變頻器控制字（如啟動、停止、點動等）
	D6288	VFD-B變頻器頻率設(shè)定值（由上位機設(shè)定送給變頻器）
	D6289
	D6290

　　步驟3

　　接下來要做的事情就是將這些對應(yīng)的數(shù)據(jù)在程序當中表現(xiàn)出來，如圖3-3。　

圖3-3

圖3-4

　　如圖3-4：M20為變頻器的啟動按鈕，M12為變頻器運行狀態(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為變頻器實際頻率的反饋值。

　　經(jīng)過這3個簡單的配置和編寫步驟，就可以實現(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)場的PLC之間的以太網(wǎng)通訊。方法很簡單：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HMI的IP設(shè)置類似，就不累述。經(jīng)過上述3個步驟的設(shè)置，2個HMI和PLC就可以進行以太網(wǎng)通訊了，這樣控制室和辦公室就可以完全監(jiān)控整個生產(chǎn)車間的各個設(shè)備的運行狀態(tài)了。

　　4.結(jié)束語

　　本文詳細討論了如何運用Devicenet網(wǎng)絡(luò)結(jié)合Ethernet實現(xiàn)整個車間、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)控整個產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，很大程度上體現(xiàn)了臺達產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)方面的靈活性、多樣性和較強的可運用性。

　　作者介紹

　　遲樂強  公司職位：技術(shù)工程師    主要從事PLC應(yīng)用

　　參考文獻

　　（1）DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊（程序篇）

　　（2）DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊（特殊模塊篇）

　　（3）DOP-TP人機界面應(yīng)用技術(shù)手冊

　　（4）Delta-Devicenet應(yīng)用技術(shù)手冊