通讯网络在橡胶机械上的应用.docx

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1、通讯网络在橡胶机械上的应用yangliu导语：通讯技术的不断开展进步，引发了工业控制领域控制方式深入的技术变革。通讯技术的不断开展进步，引发了工业控制领域控制方式深入的技术变革。控制系统构造向网络化、开放性方向开展将是控制系统技术开展的主要潮流。总线、运动控制网络及以太网等作为目前应用最为广泛应用的控制通讯技术，在工业自动化和经过控制领域得到了越来越多的应用。轮胎制造业的兴盛把中国的橡胶机械行业推到了世界橡胶行业制造的前沿位置。伴随着轮胎制造商们最求更大的产能和更高的效益，轮胎制造机器的控制也被提升到一个新的高度。笔者结合自己的应用体会，以轮胎制造经过当中控制相对复杂的轮胎一次法成型机为例，对

2、通讯网络在其间的应用作简单的介绍。一般来讲，控制系统网络可分为3层：信息层、控制层和设备层传感/执行层。传统的控制系统在信息层大都采用以太网，而在控制层和设备层一般采用不同的现场总线或者其他专用网络。在轮胎成型机电控系统的网络构造中我们就根据三层理论搭建了一个交互式的控制网络。如图1：align=center图1：轮胎成型机电控系统/align该套控制系统的PLC为施耐德公司的Premium系列的集成了以太网和Canopen总线接口的CPUTSX574823，HMI为施耐德公司的XBTG5330，该HMI集成了以太网接口，远程IO为菲尼克斯公司的支持Profibus-DP总线的分布式IO。变频

3、器和伺服驱动器均为施耐德产品。在该套电控系统中，信息层的主站PLC和HMI信息交换局部我们使用的是以太网通讯，控制层的和远程IO的通讯局部我们采用了Profibus-DP总线，而设备层的控制变频器局部用的是Canopen总线，控制伺服驱动局部我们采用的是运动控制网络SERCOS光纤环网。下面为几种通讯方式的简单介绍：如表1：网络通讯通常有7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。通过TCP/IP的通讯方式，不同的工控产品供给商固然在物理层和数据链路层都遵循IEEE802.3标准，并且与TCP/IP兼容，但是由于通过不同的通讯协议，对不同的层进展操纵。导致了不同的供给商提

4、供的产品相互之间不能操纵的场面，鉴于这种情况，我们的PLC和HMI选用了具有一样应用层协议的产品，即应用层都支持Modbus协议的产品。通过这种通讯方式，HMI和PLC可以通过双绞屏蔽线电缆的长度不超过50米以10Mb/s的速度进展数据交换。该通讯速率完全能知足需要对大数据量、高速度数据交换的场合要求。align=center图2：变频器ATV31的控制部图3：串行光纤链路/align在该系统中，通过简单的IP地址分配就可以使用以太网进展同信息层的数据传输，我们在人机界面中可以对整台机器状态进展监视，对报警和错误进展处理，还可以通过简单的操纵完成配方的切换，来到达消费不同规格轮胎的目的，从工程

5、的施行效果来看，以太网完全可以知足我们预期的大数据量，高速度实时通讯的要求。技术特点：以太网超大的带宽、标准化的物理层和数据链路层在工厂信息层中的广泛的流行程度Profibus-DP总线PROFIBUS根据不同的控制要求有多种系列，其中PROFIBUS-DP可实现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输。采用RS485通讯标准，传输速率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，传输间隔1001200m与传输速率有关。物理介质通常采用双绞屏蔽电缆，总线接头采用9针D型插头接线，方便简单、轻易扩展。PROHBUS-DP是以令牌传递方式工作的总线，即在一个逻辑环中，主站成为一个确定时

6、间窗口的令牌保持者，在这个时间窗口内，拥有令牌的主站能与其他从站通讯，其数据链路协议是主从方式的令牌传递，主站与从站之间以主从方式通讯，各主站之间由令牌协议决定总线数据发送权。在该系统中，考虑到机器比拟复杂、数字量点多且分散的特点，我们选用了使用PROFIBUS-DP通讯协议的菲尼克斯分布式IO的方案，通过各从站相对集中的数据收集，和各从站和主站之间的相对分散，我们很好地解决了线路搭接复杂，效率低的问题。技术特点：PROHBUS-DP是以令牌传递方式工作的总线较强的抗干扰才能良好的产品兼容性Canopen总线Can是由ISO定义的串行通讯总线，由德国Bosch在1980年为汽车行业而研发,如今

7、已广泛应用于工业控制领域,CAN-bus网络采用直线拓朴构造，总线的2个终端需要安装120的终端电阻；假如节点数目大于2，中间节点不需要安装120的终端电阻。对于分支连接，其长度不应超过0.3米；假如应用CAN-bus高层协议，将有更严格的要求。CANopen是CAN应用层协议，它基于信息播送的通讯概念：每一个连接到总线的站点都在接收其它站点的信息.然后决定他们的动作,是否答复相关指令。CAN协议受权所有的站点同步访问总线。然后根据COB-IDeachrequestissendingwithaCOB-ID给予优先权。在该系统中，变频器ATV31的控制局部如图2，考虑到节省模拟量模块和接线简便，

8、我们选用了使用变频器自身支持的总线方案，通过SDO和PDO的有机结合，我们使用发送命令字，监控状态字的方法，使调速控制变得更加简单。技术特点：CANopen网络中，那么采用了中心受权机制，通过一个NMT-Master对网络进展治理CANopen的通讯机制简单，可以降低设备的复杂程度合适于所有机械的嵌入式网络运动控制网络二十世纪九十年代初期问世的SERCOS串行光纤链路是第一种被广泛采用的开放式运动控制网络IEC/EN61491。它采用光纤传输信号，速度快，抗干扰才能强，最多可带254个节点。SERCOS可以高性能、稳定地运行，支持超过500余种标准IDN功能IDN=识别名，用于访问对象和属性。

9、在本系统中，如图3：采用光纤环网的SERCOS伺服运动控制系统对成型机上的伺服电机进展控制,使每个轴的伺服驱动器与伺服运动控制器之间的硬接线连接变成只需要用一根光纤连接，大幅减少了安装时间和本钱，进步了系统的可靠性，增加了系统抗电磁干扰的才能，也节省了控制机柜的空间。技术特点：利用单一的网络介质代替多达20根以上的硬接线具有较强的抗电磁干扰才能通过网络，运动控制器可以直接对驱动器进展配置，防止采用其它单独的驱动器配置软件带来的不便在设备交换时，自动对驱动器进展配置为运动控制器提供全面、丰富的驱动器诊断和状态信息支持高分辨率、多转绝对位置反应支持数字式、高分辨率控制命令支持驱动器位置、速度、转矩控制运行形式。其中，位置形式可以实现高性能的通讯技术的广泛应用，极大的冲击了传统的控制方式。过去在控制中大量使用的数字量收集方式和模拟量控制方式，已被性能更高，操纵更加简便的，各种总线、网络所替换。并且，以往复杂设备难以维护的场面，也由于使用标准简洁的网络得到大大改善。在该工程施行经过中，我们成功解决了一次法成型机要求的自动化程度高，响应速度快，精度高，操纵要求简单化这一系列难题。并最终得到用户的认可。0