采用DeviceNet 現場總線控制技術的無塵紙生產線網絡控制

1． 引言：

無塵紙（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，廣泛應用于婦女衛(wèi)生巾、成人尿失禁、嬰兒紙尿褲等產品領域。

由于DeviceNet設備網是基于生產者/客戶網絡模式，它使控制數據能夠同時到達網上的各個站點單元，網絡利用率高；它允許狀態(tài)切換的報文發(fā)送，可以實現更快的響應，有效地減少了網絡通訊量。周期性的報文發(fā)送，提供了更好的確定性；對等通信，允許數據和狀態(tài)信息在設備間進行交換；這些優(yōu)點都為更高的生產率提供了有力保障。

2． 無塵紙生產線的開放式網絡控制結構：

我公司無塵紙生產線全套從歐洲進口,是目前本行業(yè)內最先進的設備.其控制系統吸收了美國羅克韋爾公司的全方位自動化的理念，貫穿其Netlinx體系的各級網絡。

圖1羅克韋爾自動化通訊網絡示意圖

實現了從信息層(Ethernet)到控制層（ControlNet）和現場層(DeviceNet)的無縫連接。如圖1所示.

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

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

其中六臺PLC安裝在位于廠房中部的馬達控制中心MCC1房間的PLC控制柜內。各PLC的以太網接口都通過雙絞線連接到PLC柜內的集線器（HUB）上。另三臺PLC安裝在設備現場的控制柜內，它們的以太網接口都通過光纖也連接到MCC1的集線器（HUB）上。

五臺裝有RSview32軟件的A-B 工業(yè)PC機安裝在中控室內，它們的以太網接口都連接到中控室一個HUB上，再通過一根光纖也連接到PLC柜內的HUB上。該網通過HUB還與企業(yè)Intranet相連，這樣一來，通過TCP/IP協議組成Ethernet網絡，構成信息（管理）層。（ 如下圖2 所示：控制層和信息層網絡示意圖）

各臺可編程序控制器除掛接本地及遠程I/O模塊、Panel View人機界面等裝置外，大多安裝了DeviceNet掃描器（1771-SDN或1747-SDN），并通過DeviceNet通訊模塊（1336-GM5,1203-GK5，1794-ADN等）下掛現場智能設備，如變頻器，電機軟起動器，Flex I/O,9000系列光電開關等組成DeviceNet設備網，實現了對現場級裝置的有效控制。

3．DeviceNet 的功能及特點：

DeviceNet 是基于CAN-BUS技術的一種現場總線，它是一種開放型的，符合IEC61158國際現場總線工業(yè)標準的通訊網絡。

DeviceNet 用于現場設備與PLC之間的通訊網絡，傳輸速率可設定為125、250、500KPBS，傳輸最大距離為500米，最多節(jié)點（站點）為64個，允許在線組態(tài)和帶電熱插拔。

DeviceNet支持主/從、多主、對等等通訊方式。用戶的PLC可以利用控制程序及上位PC機的數據，通過DeviceNet網絡實現對現場設備有效監(jiān)控。

DeviceNet 可以用羅克韋爾公司的RS Networx for DeviceNet 或DeviceNet Manager 軟件進行網絡組態(tài)和管理。

DeviceNet網絡結構簡單，實時性強，它采用生產者／客戶模式，提供了強有力的故障診斷與排除能力，是一種理想的設備層現場總線。

4．無塵紙生產線Devicenet 網絡的物理構造。

我公司DeviceNet網絡以四臺A-B PLC5-40E和一臺SLC5/04為主機。PLC機本地機架上都安裝了DeviceNet掃描器模塊（A-B 1771-SDN或1747-SDN）。1771掃描器有兩個通道，每個通道最多可以外接64個站（一般應接63個）。每個PLC利用本機網絡掃描器通過DeviceNet通訊適配器 (1203-GK5,1336-GM5，1794-AND等)來下掛本控制區(qū)域的各臺現場總線設備。這些站點主要包括：A-B 變頻器（1336F，1336E，160SSC系列，）A－B電機軟起動器（SMC 150系列） FLEX I/O（1794系列）； ARMOR Block防護型I/O組件,9000系列光電開關等。

典型的DeviceNet網絡采用干線／支線物理結構形式。而我公司采用的是雛菊鏈（DaisyChain）的環(huán)行連接形式，利用Belden標準圓形五芯屏蔽通訊電纜將各個站點連接起來。( 如下圖3所示，雛菊鏈的DeviceNet設備通訊網絡；以變頻器網絡為例)

由于我廠的設備分布比較分散，某些站點之間相距較遠。尤其是一些現場站點，相距離超過100米。因此所有DeviceNet網絡的傳輸速率都設定為125KBPS, 以確保通訊可靠。除了分布式I/O, 人機界面和傳感器等站點位于生產現場外,一百余臺變頻器的DeviceNet網絡系統分布在兩個馬達控制中心（MCC）室，這就實現了對電動機的集中控制，統一管理。（ 如圖4所示：MCC 室內DeviceNet變頻器網絡一角 注:圖中黃色電纜是網絡通訊纜）