基于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的無(wú)塵紙生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)控制

1． 引言：

無(wú)塵紙（又名膨化芯材）是一種高附加值的新型衛(wèi)生用品。它具有卓越的高吸濕性、可靠鎖水性、衛(wèi)生安全性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于婦女衛(wèi)生巾、成人尿失禁、嬰兒紙尿褲等產(chǎn)品領(lǐng)域。

由于DeviceNet設(shè)備網(wǎng)是基于生產(chǎn)者/客戶網(wǎng)絡(luò)模式，它使控制數(shù)據(jù)能夠同時(shí)到達(dá)網(wǎng)上的各個(gè)站點(diǎn)單元，網(wǎng)絡(luò)利用率高；它允許狀態(tài)切換的報(bào)文發(fā)送，可以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)，有效地減少了網(wǎng)絡(luò)通訊量。周期性的報(bào)文發(fā)送，提供了更好的確定性；對(duì)等通信，允許數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息在設(shè)備間進(jìn)行交換；這些優(yōu)點(diǎn)都為更高的生產(chǎn)率提供了有力保障。

2． 無(wú)塵紙生產(chǎn)線的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)：

我公司無(wú)塵紙生產(chǎn)線全套從歐洲進(jìn)口,是目前本行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的設(shè)備.其控制系統(tǒng)吸收了美國(guó)羅克韋爾公司的全方位自動(dòng)化的理念，貫穿其Netlinx體系的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)。

圖1羅克韋爾自動(dòng)化通訊網(wǎng)絡(luò)示意圖

實(shí)現(xiàn)了從信息層(Ethernet)到控制層（ControlNet）和現(xiàn)場(chǎng)層(DeviceNet)的無(wú)縫連接。如圖1所示.

無(wú)塵紙要求較為嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝條件，它屬于一種干法造紙(Dry Forming)的過(guò)程。其基本工藝過(guò)程是：在恒溫、恒濕、恒氣壓的環(huán)境中將粉碎的木漿、纖維、SAP、PE 粉末等原材料通過(guò)成型站均勻成型，再經(jīng)過(guò)噴膠、加熱/熔化、熱壓、冷卻、分切、打卷等過(guò)程，制造出合格產(chǎn)品。

我公司的生產(chǎn)線控制層共包括九臺(tái)具有以太網(wǎng)功能的A-B PLC5(八臺(tái))和A-B SLC500（一臺(tái)）可編程序控制器。它們分別控制：空調(diào)(Main Air condition)、原材料準(zhǔn)備(Raw material preparation)、松卷機(jī)(Tissue Unwinder)、熱油加熱系統(tǒng)(Hot oil System)、過(guò)濾包裝系統(tǒng)(Main Filter system)、主線控制系統(tǒng)(Main Line)、打卷系統(tǒng)(Reel)等九個(gè)工藝區(qū)域。

其中六臺(tái)PLC安裝在位于廠房中部的馬達(dá)控制中心MCC1房間的PLC控制柜內(nèi)。各PLC的以太網(wǎng)接口都通過(guò)雙絞線連接到PLC柜內(nèi)的集線器（HUB）上。另三臺(tái)PLC安裝在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的控制柜內(nèi)，它們的以太網(wǎng)接口都通過(guò)光纖也連接到MCC1的集線器（HUB）上。

五臺(tái)裝有RSview32軟件的A-B 工業(yè)PC機(jī)安裝在中控室內(nèi)，它們的以太網(wǎng)接口都連接到中控室一個(gè)HUB上，再通過(guò)一根光纖也連接到PLC柜內(nèi)的HUB上。該網(wǎng)通過(guò)HUB還與企業(yè)Intranet相連，這樣一來(lái)，通過(guò)TCP/IP協(xié)議組成Ethernet網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成信息（管理）層。（ 如下圖2 所示：控制層和信息層網(wǎng)絡(luò)示意圖）

各臺(tái)可編程序控制器除掛接本地及遠(yuǎn)程I/O模塊、Panel View人機(jī)界面等裝置外，大多安裝了DeviceNet掃描器（1771-SDN或1747-SDN），并通過(guò)DeviceNet通訊模塊（1336-GM5,1203-GK5，1794-ADN等）下掛現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，如變頻器，電機(jī)軟起動(dòng)器，F(xiàn)lex I/O,9000系列光電開(kāi)關(guān)等組成DeviceNet設(shè)備網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)裝置的有效控制。

3．DeviceNet 的功能及特點(diǎn)：

DeviceNet 是基于CAN-BUS技術(shù)的一種現(xiàn)場(chǎng)總線，它是一種開(kāi)放型的，符合IEC61158國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)。

DeviceNet 用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率可設(shè)定為125、250、500KPBS，傳輸最大距離為500米，最多節(jié)點(diǎn)（站點(diǎn)）為64個(gè)，允許在線組態(tài)和帶電熱插拔。

DeviceNet支持主/從、多主、對(duì)等等通訊方式。用戶的PLC可以利用控制程序及上位PC機(jī)的數(shù)據(jù)，通過(guò)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有效監(jiān)控。

DeviceNet 可以用羅克韋爾公司的RS Networx for DeviceNet 或DeviceNet Manager 軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和管理。

DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，它采用生產(chǎn)者／客戶模式，提供了強(qiáng)有力的故障診斷與排除能力，是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線。

4．無(wú)塵紙生產(chǎn)線Devicenet 網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)造。

我公司DeviceNet網(wǎng)絡(luò)以四臺(tái)A-B PLC5-40E和一臺(tái)SLC5/04為主機(jī)。PLC機(jī)本地機(jī)架上都安裝了DeviceNet掃描器模塊（A-B 1771-SDN或1747-SDN）。1771掃描器有兩個(gè)通道，每個(gè)通道最多可以外接64個(gè)站（一般應(yīng)接63個(gè)）。每個(gè)PLC利用本機(jī)網(wǎng)絡(luò)掃描器通過(guò)DeviceNet通訊適配器 (1203-GK5,1336-GM5，1794-AND等)來(lái)下掛本控制區(qū)域的各臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。這些站點(diǎn)主要包括：A-B 變頻器（1336F，1336E，160SSC系列，）A－B電機(jī)軟起動(dòng)器（SMC 150系列） FLEX I/O（1794系列）； ARMOR Block防護(hù)型I/O組件,9000系列光電開(kāi)關(guān)等。

典型的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采用干線／支線物理結(jié)構(gòu)形式。而我公司采用的是雛菊鏈（DaisyChain）的環(huán)行連接形式，利用Belden標(biāo)準(zhǔn)圓形五芯屏蔽通訊電纜將各個(gè)站點(diǎn)連接起來(lái)。( 如下圖3所示，雛菊鏈的DeviceNet設(shè)備通訊網(wǎng)絡(luò)；以變頻器網(wǎng)絡(luò)為例)

由于我廠的設(shè)備分布比較分散，某些站點(diǎn)之間相距較遠(yuǎn)。尤其是一些現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)，相距離超過(guò)100米。因此所有DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率都設(shè)定為125KBPS, 以確保通訊可靠。除了分布式I/O, 人機(jī)界面和傳感器等站點(diǎn)位于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)外,一百余臺(tái)變頻器的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布在兩個(gè)馬達(dá)控制中心（MCC）室，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的集中控制，統(tǒng)一管理。（ 如圖4所示：MCC 室內(nèi)DeviceNet變頻器網(wǎng)絡(luò)一角 注:圖中黃色電纜是網(wǎng)絡(luò)通訊纜）