DeviceNet總線的現(xiàn)場應(yīng)用及分析

王海洋

摘 要：DeviceNet現(xiàn)場總線是目前工業(yè)控制上廣泛使用的一種通信網(wǎng)絡(luò)，具有協(xié)議簡單開放、容錯能力強、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冶金、化工、石油、電力紡織等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線；自動控制；故障；處理

中圖分類號： F626.5 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-140-2

0 引言

計算機控制技術(shù)迅速發(fā)展，特別是現(xiàn)場總線已經(jīng)滲透到自動控制的各個領(lǐng)域，現(xiàn)場總線必將成為自動控制領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。作為一種國際化通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于汽車制造、冶金、化工、石油、電力紡織等領(lǐng)域。

1 DeviceNet總線簡介

Devienet現(xiàn)場總線是由羅克韋爾自動化公司推出的一種開放、低價、可靠、高效的設(shè)備層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。它是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域中現(xiàn)場設(shè)備與自動控制系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點、雙向通訊的數(shù)據(jù)鏈路，溝通了生產(chǎn)過程領(lǐng)域的現(xiàn)場級設(shè)備之間以及更高層次自動控制領(lǐng)域的車間級設(shè)備之間的聯(lián)系。現(xiàn)場總線是近年來自動化領(lǐng)域中發(fā)展很快的互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)，具有協(xié)議簡單開放、容錯能力強、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點，在汽車涂裝車間廣泛使用。

2 現(xiàn)場使用

鄭州海馬汽車生產(chǎn)基地涂裝車間廣泛采用Devienet現(xiàn)場總線，來實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，尤其是涂裝車間的滑撬輸送系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)的自動化程度高、現(xiàn)場檢測信號多、邏輯關(guān)系復(fù)雜，各區(qū)域工藝設(shè)備和滾床輸送線上有大量的聯(lián)鎖、互鎖信號。根據(jù)滑撬輸送系統(tǒng)的工藝設(shè)計要求，此系統(tǒng)分為7個區(qū)域，每個區(qū)域通過2條DeviceNet現(xiàn)場總線構(gòu)建整個系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)，連接生產(chǎn)現(xiàn)場的IP67分布式I/O模塊、1734從站和所有的變頻傳動裝置等，使得滑撬輸送線控制穩(wěn)定可靠，在控制性能方面具有極強的實時響應(yīng)性和靈活性，易于維護和擴展。

輸送線電控系統(tǒng)采用ControlLogix5000型PLC控制器，控制器通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接到中央控制室進行工位監(jiān)控，而PLC控制器與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接則全部通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。每臺PLC控制器上配置了2個DeviceNet網(wǎng)絡(luò)接口模塊（1756-DNB），從而將整個控制系統(tǒng)分成14條DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，連接著生產(chǎn)現(xiàn)場不同的工藝段，將各區(qū)域的TURCK IP67分布式I/O模塊和1734從站以及控制設(shè)備電機的SEW變頻器、Mitsubishi FR—A700柜裝變頻器等連接到網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)了對現(xiàn)場各區(qū)域的滾床、積放鏈、電動移行機、滑撬升降機等機械輸送設(shè)備的精確控制。

3 DeviceNet的現(xiàn)場調(diào)試及使用

以下是在海馬涂裝車間現(xiàn)場接觸和學(xué)習(xí)到的一些現(xiàn)場問題和知識，在這里講述一下工作中涉及到的一些關(guān)于現(xiàn)場總線的使用。

TURCK現(xiàn)場分布式I/O模塊的與其他輸入輸出模塊的區(qū)別在于其所有的8個I/O點均可以獨自任意的被選定為輸入點或者輸出點，為了實現(xiàn)這個功能，需要在DNB模塊中將該功能打開。

對1734—ADN模塊進行數(shù)據(jù)配置時要遵循由下及上的順序，即先對節(jié)點內(nèi)部的數(shù)據(jù)進行配置，再在柜內(nèi)DNB模塊上對該總線節(jié)點進行數(shù)據(jù)上的配置。在DNB模塊中配置1734—ADN模塊要注意耦合器的數(shù)據(jù)占用，輸入輸出獨自占用2Bytes。

在現(xiàn)場一些調(diào)試中，1734—ADN模塊有時會出現(xiàn)自身耦合器無法完全掃描出基板上所有的輸入輸出模塊，或者掃描出來的耦合器無法識別和模塊相對應(yīng)的槽號，這些模塊會從63開始倒計數(shù)編號。此情況多處在耦合器帶的模塊較多時，可以初步判斷為模塊與基板通訊不暢，在反復(fù)拆卸再安裝配置后，情況消失。

然后是SEW—MOVIMOT現(xiàn)場變頻器，在對此類設(shè)備進行總線通訊的配置時，需要特別注意的是地址撥碼正確無誤，其會自動選擇數(shù)據(jù)傳輸類型。

接下來是Mitsubishi FR—A700柜裝變頻器。該類設(shè)備需通過FR—A7ND網(wǎng)卡進行總線通訊，由于這個在現(xiàn)場線纜全部采用線鼻子進行壓線，處于經(jīng)驗問題，出現(xiàn)過多次端子接線沒有壓緊導(dǎo)致通訊不通的情況，檢查后全部解決。

在運用NetWorx軟件對DeviceNet總線進行設(shè)備掃描時，會出現(xiàn)同一條總線上的設(shè)備有些無法掃描上來，整條總線呈現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況。出現(xiàn)這種情況不一定代表這條總線上出現(xiàn)這樣或那樣的問題，借助一些方法，可以加以判斷并順利解決。在一段總線的掃描中，如果其中有一個或者幾個都沒有成功掃描，這個時候先對沒有掃描成功的設(shè)備進行硬件的檢查，確認無誤后，將有問題的節(jié)點號后面斷開，換上終端電阻，然后將控制柜內(nèi)DNB模塊斷電再上電，DNB模塊將重新對所在的總線節(jié)點進行掃描，這時先前未成功掃描的節(jié)點所對應(yīng)的設(shè)備會順利的被DNB模塊讀取上來。對有類似問題的節(jié)點號都采取同樣的處理方法，反復(fù)斷電上電，進行步進式的掃描，最終會全部掃描到。

在DeviceNet總線貫通完畢后，將程序download至PLC模塊之后，就是現(xiàn)場與PLC的信號交換調(diào)試，要保證現(xiàn)場的數(shù)字量I/O信號準(zhǔn)確無誤地被復(fù)制到PLC程序內(nèi)部，而程序中的輸出也要順利地復(fù)制到現(xiàn)場的設(shè)備中，讓設(shè)備動作符合程序控制要求。在Rockwell的PLC中，有一點值得給予注意，就是字長的問題。將現(xiàn)場信號復(fù)制入PLC的時候，可以只指定字長為1，程序自身會根據(jù)所建UDT的數(shù)據(jù)長度給予整體順序的復(fù)制，而在將程序輸出復(fù)制到現(xiàn)場設(shè)備的時候，則所復(fù)制的字長必須不小于實際的數(shù)據(jù)字長。

其他還有一些不可忽視的設(shè)備保護程序，比如對氣動夾緊機構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)時，所在的設(shè)備不能有任何交接動作，否則極有可能損壞該機構(gòu)。其實不僅是在這某一地方，機械化運輸?shù)陌惭b調(diào)試過程中，都要注意對設(shè)備的保護。

4 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)BUS OFF的原因分析

①設(shè)備設(shè)置了錯誤的波特率；②來自于有缺陷的設(shè)備垃圾數(shù)據(jù)包；③在上電或下電時有問題的設(shè)備引起CAN錯誤；④終端電阻太大或是太小；⑤網(wǎng)絡(luò)電纜靠近高壓線出現(xiàn)干擾。

5 總結(jié)

以上只是在平時工作和設(shè)備改善改造過程中所學(xué)習(xí)和遇到的，經(jīng)過分析解決現(xiàn)場的實際問題，收獲不少，同時也發(fā)現(xiàn)自身有很多不足，還需要進一步的學(xué)習(xí)和研究。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)作為工業(yè)控制中一種廣泛使用的控制網(wǎng)絡(luò)，必定會繼續(xù)發(fā)展和完善，作為工程技術(shù)人員和現(xiàn)場調(diào)試人員，要充分了解其優(yōu)點并充分利用，同時采取對應(yīng)的手段和方法避免或消除可能會出現(xiàn)的一些問題。

參 考 文 獻

[1] 唐培林.現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用[J].中國勞動社會保障出版社，2007（11）.

[2] 李國強.電力自動化中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用[J].大科技，2013（11）.

[3] 周渡海，何此昂現(xiàn)場總線控制技術(shù)開發(fā)入門與應(yīng)用實例[J].中國電力出版社，2010（08）.