現(xiàn)場總線在汽車焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用

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)，機架式的集中控制和總線模式的離散式控制系統(tǒng)成為實時現(xiàn)場控制系統(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、線路簡單等特點得到越來越廣泛的應(yīng)用。devicenet現(xiàn)場總線是歐姆龍工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——netlinx的底層網(wǎng)絡(luò)，具有開放、低價、可靠、高效的優(yōu)點，特別適合于高實時性要求的工業(yè)現(xiàn)場底層控制，得到廣泛應(yīng)用。

2 應(yīng)用優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比較，devicenet現(xiàn)場總線具有以下優(yōu)勢：利用信息技術(shù)及數(shù)字信號通信技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)的測量和控制精度；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；具有自動診斷、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)點具有良好的防護等級，可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場；系統(tǒng)設(shè)計調(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)用方案簡介

以omron公司的自動化產(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例，對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焊接主線，是幾年前的設(shè)計產(chǎn)品，采用是傳統(tǒng)的plc集中控制(一個主機架和兩個擴展機架)，對主線所有的夾具實現(xiàn)手動和自動運行。所有的數(shù)字量i/o點均從plc柜內(nèi)接線，導(dǎo)線用量大、布線復(fù)雜、故障率高，給現(xiàn)場維護帶來了諸多不便，嚴重影響生產(chǎn)。特別是二號工位上的左右側(cè)圍，夾具氣缸非常多，i/o線路比較龐大，不但給反復(fù)運動的坦克鏈帶來很大的負荷，而且大量的線路因為這樣頻繁的往復(fù)運動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)場總線控制系統(tǒng)從根本上去解決這個問題。

　　經(jīng)過改造升級后，系統(tǒng)的自動化控制性能要得到很大的提高，而且系統(tǒng)可靠、故障率低、維護方便，能有效降低停臺時間、提高生產(chǎn)效率。

　　3.2 方案的規(guī)劃

　　在保證原系統(tǒng)能正常運行的前提下，只對二號位的左右側(cè)圍夾具進行控制模式的改善，構(gòu)建一個集散式的控制系統(tǒng)，并且添加以態(tài)網(wǎng)通信卡用來和上位機的監(jiān)控系統(tǒng)進行實時的數(shù)據(jù)交換，上位機采用組態(tài)王軟件進行畫面組態(tài)模擬和現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控。針對二號位上的被控元件，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)傳送至上位機和控制器。

　　3.3 系統(tǒng)的構(gòu)建及調(diào)試

　　(1)進行總體規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行合理的線路的布局。以二號位的左右側(cè)圍夾具來說，兩側(cè)的氣缸呈對稱式分布，輸出電磁閥也基本對稱，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是總線部分的拓撲圖。

圖1 devicenet總線架構(gòu)

　　(2)將現(xiàn)場的離散模塊(小控制盒內(nèi)的防護等級ip20的輸入和輸出模塊以及防護等級ip67的輸入模塊)連接到devicenet總線的節(jié)點。omron的總線模塊分為端子排連接和標準插接頭的連接兩種方式，devicenet總線標準電纜是一根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(信號正)、白(信號負)四種顏色，在端子排連接的模塊上標明了四種顏色，在接線時要保證一致；標準插接頭的插頭連接要根據(jù)具體模塊圖紙上的要求進行連接。無論是端子排連接還是插接頭連接，最終的檢測標準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)提供的標準終端電阻)，在系統(tǒng)不上電時測得的網(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，該工具是用來對總線上的設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分配和離散模塊的i/o地址配置。在安裝好該軟件后有必要對其中的eds配置文件進行更新和升級，否則可能會在總線掃描時出現(xiàn)模塊無法識別的情況。