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DeviceNet現場總線網絡在黃金尾礦過濾系統中的應用

中達電通股份有限公司

1 引言

DeviceNet是由一種基于CAN的開放的現場總線標準，DeviceNet協議具有開放性、設計簡單、速率快且成本低廉等特點，自20世紀末廣泛應用以來，日益受到制造業的廣泛注意和高度重視。DeviceNet總線尤其在遠程I/O系統、電機控制中心和變頻器的應用上，可達到最佳化的效果。本文以筆者參與的黃金尾礦過濾處理系統項目為例，詳細論述基于臺達機電產品的DeviceNet現場總線網絡設計，讓自動化愛好者能夠獲得DeviceNet現場總線網絡設計應用的工程能力。

2 總體控制系統構成

在黃金尾礦過濾系統項目中，采用臺達PLC和觸摸屏HMI來對本系統中的主要設備立式壓濾機進行完全自動控制。立式壓濾機電控共有主控柜和遠程I/O控制箱組成；外圍設備入料泵和擠壓泵分別采用臺達VFD-F變頻器控制，距離主機設備較遠。為此在本Fig.1The block diagram of tailings filtration system系統中將PLC、遠程控制RTUDENT、變頻器組成臺達DeviceNet網絡，來實現主機設備與外圍設備之間的通訊和數據交換以達到完全無縫控制。主控箱內的PLC控制器通過DeviceNet現場總線與現場控制器通訊，進行數據交換，觸摸屏通過RS485總線以MODBUS協議與PLC通訊，設備的運行參數、水泵和入料泵頻率等由觸摸屏來設定，通過DeviceNet通訊分發給各現場控制器。系統組成如圖1所示。

圖1 尾礦過濾系統的結構框圖

3 DeviceNet現場總線設計軟硬件要求

3.1 軟件要求

在本系統中我們主要用到以下軟件來進行網絡的構建、程序編程和畫面組態的設計。

WPLSoft 2.10---PLC編程軟件

DeviceNetBuilder 1.01---網絡組態軟件

Screen Editor 1.05.79---人機界面編輯軟件

3.2 硬件要求

根據項目中各設備的自動控制要求，主要由以下硬件來組成整個系統網絡。

DOP-AE10THTD—人機界面

DVP28SV—臺達PLC主機

DVPDNET-SL—主站通訊掃描模塊

DNA02-MODBUS/DeviceNet轉換模塊

RTU-DENT—遠程I/O通訊模塊

VFD-F—變頻器帶DeviceNet通訊接口

3.3 DeviceNet電纜和其他

本系統中采用DeviceNet粗電纜外徑為12.2mm；終端電阻大小為121Ω，功率不小于1/4W電阻，必須連接在DeviceNet電纜的藍色電纜與白色電纜之間且連在主干線的兩個終端。

4 臺達DeviceNet網絡配置設計

4.1 網絡設備節點設置

從本系統網絡結構框圖中可看到在現場總線上掛有遠程I/O設備和變頻器，因此應首先按照表1對這些DeviceNet模塊的地址進行設置，將模塊上的撥碼開關和地址號相應起來。

表1 模塊節點地址設置

模塊名稱

節點地址

通訊速率

DVPDNET-SL掃描模塊

01

500Kbps

DNA02模塊

02

500Kbps

RTU-DNET模塊

03

500Kbps

DNA02模塊

04

500Kbps

4.2 使用DeviceNet網絡配置工具配置網絡

如何將上述這么多的設備組態起來，從而實現彼此的通訊是我們關注的主要問題，我們利用臺達網絡組態軟件DeviceNetBuilder_V1.01，詳細說明一下本項目的網絡組態步驟和細節。

4.3 DeviceNet從站的配置

我們選擇『網絡（N）』菜單，對DeviceNet網絡進行在線掃描，網絡中被掃描到的所有節點的圖標和設備名稱都會顯示在軟件界面上，如圖3所示。

運行DeviceNetBuilder軟件，在軟件界面中選擇『設置（S）』菜單，點擊『通訊設置』，選擇『系統通道』指令對計算機與SV主機的通訊參數進行設置，如”通訊端口”、”通訊地址”、”通訊速率”、”通訊格式”，如圖2正確設置后確定。

在網絡節點界面上分別雙擊VFD-F節點和RTU-DNET節點，對變頻器和遠程I/O模塊的參數以及IO信息進行確認即可，在這里不再貼圖敘述（相應產品說明書上都有詳細的說明）。

4.4 DVPDNET掃描模塊（主站）的配置

在網絡節點界面上首先雙擊DNETScanner（節點1）的圖標，彈出“掃描模塊配置”對話框，可以看到左邊的列表里有當前可用節點VFD-FDrives380V15.0HP，RTU-DNET，VFD-FDrives380V15.0HP，右邊有一個空的”掃描列表”。接著選中DeviceNet從站節點，然后點擊向右箭頭，將左邊列表中的DeviceNet從站設備移入掃描模塊的掃描列表中，如圖4所示。圖4中標明的輸出列表指的是，DeviceNet主站向從站發送的數據的地址，也就是主站數據寄存器占用的地址；而輸入列表指的是，DeviceNet從站向主站發送的數據的地址，也就是主站接受到從站的數據后在主站中存放這些數據占用的地址區間。

圖2 主機通訊參數設置

圖3 系統網絡節點

圖4 掃描模塊配置

5 用戶畫面組態和編程設計

5.1 工藝畫面組態設計

臺達DOP-A系列觸摸屏擁有人性化的使用界面，也有高速的硬件構架，支持多種品牌PLC。其具有強大通訊功能，靈活系統構成，生動逼真且豐富圖庫，簡單易用。利用宏功能可以有效的幫助PLC處理艱難的運算功能及分擔PLC控制器的工作量，可配合通訊宏指令自行撰寫通信協議，并透過串行口與特定系統或控制器連接，利用USBVer1.1上/下載人機畫面程序，將大大縮短傳輸資料的時間。我們根據本系統工藝要求組態編輯了工藝主畫面、故障報警、運行報告、程序設置等多個畫面，將許多可設參數做在畫面上，使之可操作性強、修改簡單，舉例主畫面如圖5。

圖5 工藝主畫面

5.2 簡要舉例PLC通過程序實現DeviceNet網絡的控制

根據DVPDNET-SL掃描模塊和從站設備的IO數據映射關系表，就可以對各個從站進行編程了。圖6是一個簡單的主機通過DeviceNet控制入料泵變頻器的程序。程序中當M0=ON時，執行[MOVH2D6287]，啟動變頻器。當M1=ON時，執行[MOVH1D6287]，停止變頻器。實時讀取VFD-F變頻器的錯誤代碼、狀態字、設置頻率以及輸出頻率，分別存放至PLC主機的D0~D3，用戶可以通過監控D0~D3的內容獲知變頻器的錯誤代碼、狀態字、設置。