通訊技術的不斷發(fā)展進步,引發(fā)了工業(yè)控制領域控制方式深刻的技術變革。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡化、開放性方向發(fā)展將是控制系統(tǒng)技術發(fā)展的主要潮流。總線、運動控制網(wǎng)絡及以太網(wǎng)等作為目前應用最為廣泛應用的控制通訊技術,在工業(yè)自動化和過程控制領域得到了越來越多的應用。輪胎制造業(yè)的興盛把中國的橡膠機械行業(yè)推到了世界橡膠行業(yè)制造的前沿位置。伴隨著輪胎制造商們最求更大的產(chǎn)能和更高的效益,輪胎制造機器的控制也被提升到一個新的高度。筆者結(jié)合自己的應用體會,以輪胎制造過程當中控制相對復雜的輪胎一次法成型機為例,對通訊網(wǎng)絡在其間的應用作簡單的介紹。一般來講,控制系統(tǒng)網(wǎng)絡可分為3層:信息層、控制層和設備層(傳感/執(zhí)行層)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層大都采用以太網(wǎng),而在控制層和設備層一般采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用網(wǎng)絡。在輪胎成型機電控系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中我們就依據(jù)三層理論搭建了一個交互式的控制網(wǎng)絡。如圖1:
系統(tǒng)說明:
該套控制系統(tǒng)的PLC為施耐德公司的Premium系列的集成了以太網(wǎng)和Canopen總線接口的CPU----TSX574823,HMI為施耐德公司的XBTG5330,該HMI集成了以太網(wǎng)接口,遠程IO為菲尼克斯公司的支持Profibus-DP總線的分布式IO。變頻器和伺服驅(qū)動器均為施耐德產(chǎn)品。在該套電控系統(tǒng)中,信息層的主站PLC和HMI信息交換部分我們使用的是以太網(wǎng)通訊,控制層的和遠程IO的通訊部分我們采用了Profibus-DP總線,而設備層的控制變頻器部分用的是Canopen總線,控制伺服驅(qū)動部分我們采用的是運動控制網(wǎng)絡SERCOS(光纖環(huán)網(wǎng))。
下面為幾種通訊方式的簡單介紹:
以太網(wǎng):
如表1:網(wǎng)絡通訊通常有7層:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。通過TCP/IP的通訊方式,不同的工控產(chǎn)品供應商雖然在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層都遵循IEEE 802.3標準,并且與TCP/IP兼容,但是由于通過不同的通訊協(xié)議,對不同的層進行操作。導致了不同的供應商提供的產(chǎn)品互相之間不能操縱的局面,鑒于這種情況,我們的PLC和HMI選用了具有相同應用層協(xié)議的產(chǎn)品,即應用層都支持Modbus協(xié)議的產(chǎn)品。通過這種通訊方式,HMI和PLC可以通過雙絞屏蔽線(電纜的長度不超過50米)以10Mb/s的速度進行數(shù)據(jù)交換。該通訊速率完全能滿足需要對大數(shù)據(jù)量、高速度數(shù)據(jù)交換的場合要求。
在該系統(tǒng)中,通過簡單的IP地址分配就可以使用以太網(wǎng)進行同信息層的數(shù)據(jù)傳輸,我們在人機界面中可以對整臺機器狀態(tài)進行監(jiān)視,對報警和錯誤進行處理,還可以通過簡單的操作完成配方的切換,來達到生產(chǎn)不同規(guī)格輪胎的目的,從項目的實施效果來看,以太網(wǎng)完全能夠滿足我們預期的大數(shù)據(jù)量,高速度實時通訊的要求。
技術特點:
·以太網(wǎng)超大的帶寬、
·標準化的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層
·在工廠(信息層)中的廣泛的流行程度
現(xiàn)場總線:
1. Profibus-DP 總線
PROFIBUS根據(jù)不同的控制要求有多種系列,其中PROFIBUS-DP可實現(xiàn)高速傳輸,適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。采用RS485通信標準,傳輸速率從9.6Kbit/s到12Mbit/s,傳輸距離100~1200m(與傳輸速率有關)。物理介質(zhì)通常采用雙絞屏蔽電纜,總線接頭采用9針D型插頭接線,方便簡單、容易擴展。PROHBU