AH500及無(wú)線工業(yè)以太網(wǎng)在鋁型材牽引機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司　唐躍躍/

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AH500及無(wú)線工業(yè)以太網(wǎng)在鋁型材牽引機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司唐躍躍/

摘 要：本文首先介紹了鋁型材牽引機(jī)的工作流程和結(jié)構(gòu)特性，繼而對(duì)使用臺(tái)達(dá)Ethernet控制牽引機(jī)的兩個(gè)小車實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制方案進(jìn)行了探討。從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WDS設(shè)置、牽引機(jī)的配置、控制框架、軟件設(shè)定等幾個(gè)方面入手對(duì)電氣控制進(jìn)行了剖析。最后指出，Ethernet的無(wú)線工業(yè)Wi-Fi為工廠提供了更為方便、簡(jiǎn)約的控制接線方式，可實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)交換的長(zhǎng)距離、多臺(tái)機(jī)的聯(lián)網(wǎng)集中控制。

關(guān)鍵詞：鋁型材牽引機(jī)；AH500；WDS；MODBUS TCP/IP

0　引言

伴隨工廠自動(dòng)化的發(fā)展，從集中控制到分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制，再到工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制，現(xiàn)場(chǎng)布線從繁瑣走向簡(jiǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接，這種變化同時(shí)提高了控制的可靠性，降低了繁雜接線易引發(fā)的信號(hào)故障幾率。在鋁型材牽引機(jī)行業(yè)，牽引機(jī)的小車來(lái)回牽引移動(dòng)的距離約為30～100m，如此長(zhǎng)的接線和來(lái)回運(yùn)動(dòng)使現(xiàn)場(chǎng)布線成為一大難題，而使用可靠的無(wú)線傳輸技術(shù)則可以很好地解決此類問(wèn)題。

1　鋁型材牽引機(jī)的工作原理

鋁型材牽引機(jī)是鋁型材擠壓機(jī)的配套生產(chǎn)設(shè)備，主要用于對(duì)鋁型材擠壓機(jī)的成型鋁型材、棒材的牽引、鋸切分離和傳送。主要采用臺(tái)達(dá)AH500的Ethernet的MODBUS TCP總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，通過(guò)其Ethernet模塊（AH10EN-5A）的MODBUS TCP總線將控制兩臺(tái)小車動(dòng)力的變頻器連接起來(lái)，并使用無(wú)線技術(shù)將主控制柜的PLC和其移動(dòng)的兩臺(tái)牽引機(jī)的PLC連接起來(lái)，省去大量的接線，減少故障點(diǎn)。工作流程如圖1所示。

1）成型鋁型材從模具出口出來(lái)。

2）主機(jī)通過(guò)Ethernet模塊（AH10EN-5A）的MODBUS TCP控制小車1的動(dòng)力變頻器運(yùn)動(dòng)，鉗夾夾住鋁型材，用一定的力拉伸鋁型材（速度模式扭矩限制），自動(dòng)與擠壓機(jī)的擠出速度實(shí)現(xiàn)同步，把型材從模腔中平直地引出，避免被擠壓的型材長(zhǎng)度等尺寸不均，防止型材懸彈、扭曲變形，提高型材的成材率和表面質(zhì)量；同時(shí)以一定的張力牽引型材，使材料在張力下冷卻，減少變形，使擠壓時(shí)金屬流動(dòng)均勻，成材質(zhì)量穩(wěn)定，牽引鋁型材同步往前走，并用鋸刀鋸斷一次鋁型材。

3）主機(jī)通過(guò)Ethernet總線反饋小車1和小車2的狀態(tài)（運(yùn)行狀態(tài)、輸出頻率、輸出電流、報(bào)警燈），通過(guò)編碼器反饋給AH02HC，精確定位小車的位置；將小車1的速度傳給小車2，使小車2的運(yùn)動(dòng)速度同小車1同步。

4）同步后，小車2夾住鋁型材（速度模式扭力限定），以一定的拉力牽引向前，小車1此時(shí)松開夾具，往回走。再繼續(xù)第一步的流程，當(dāng)鋸刀鋸斷后，小車2以高速牽引鋁型材快速到達(dá)終點(diǎn)，再快速回來(lái)等小車1，繼續(xù)執(zhí)行第2步，進(jìn)行循環(huán)不停車控制，提高生產(chǎn)效率。

圖1　鋁型材牽引機(jī)的工作流程

2　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WDS在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用

當(dāng)前，無(wú)線網(wǎng)成為家庭和中小企業(yè)組建網(wǎng)絡(luò)的首選解決方案，并已實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，但由于房屋的鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)和復(fù)雜多樣的格局，使得環(huán)境內(nèi)無(wú)線信號(hào)衰減嚴(yán)重。使用無(wú)線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋時(shí)，存在信號(hào)差或信號(hào)盲點(diǎn)的問(wèn)題，此時(shí)WDS無(wú)線橋接功能應(yīng)運(yùn)而生，可以使兩個(gè)或多個(gè)無(wú)線AP之間進(jìn)行橋接，擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸速率。

在鋁型材廠，受到處都是鋁型材、大功率變頻器、高溫等惡劣環(huán)境影響，信號(hào)干擾源大、衰減嚴(yán)重，而PLC的網(wǎng)絡(luò)模塊沒(méi)有無(wú)線連接功能，只能插網(wǎng)線連接無(wú)線AP，再由無(wú)線AP組網(wǎng)。在兩個(gè)小車上分別安裝工業(yè)無(wú)線AP 1和2，并分別和小車上的PLC連接，在主機(jī)上安裝一個(gè)工業(yè)無(wú)線AP做主AP，兩臺(tái)小車上的無(wú)線AP通過(guò)WDS功能橋接到主AP，組合成一個(gè)局域網(wǎng)，然后通過(guò)MODBUS TCP協(xié)議在主站和兩個(gè)小車從站間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換控制，如圖2所示。

圖2　無(wú)線AP組網(wǎng)

下面以臺(tái)達(dá)DVW-W02W2-E2-CN為例，進(jìn)行WDS設(shè)置。

1）在WLAN管理器-運(yùn)行模式中，設(shè)置主機(jī)無(wú)線AP（見圖3）。

圖3　主機(jī)無(wú)線AP設(shè)置

2）在WLAN管理器-基本無(wú)線配置中，設(shè)置無(wú)線信號(hào)加密信息（見圖4）。

圖4　設(shè)置無(wú)線信號(hào)加密信息

3）設(shè)置從站小車LAN的IP地址，在基本配置-網(wǎng)絡(luò)配置中，修改IP地址使其不相同，防止沖突，如192.168.1.6，保存，重啟無(wú)線AP（見圖5）。

圖5　設(shè)置從站小車LAN的IP地址

4）在從站W(wǎng)LAN管理器-運(yùn)行模式中，選擇中繼模式（見圖6）。

圖6　選擇中繼模式

5）在從站W(wǎng)LAN管理器-基本無(wú)線配置中，Site Survey掃描到信號(hào)列表中主機(jī)無(wú)線AP SSID號(hào)DELTA_11NG，點(diǎn)擊連接。將加密信息設(shè)置成與主機(jī)相同，保存（見圖7）。

圖7　連接主機(jī)無(wú)線AP SSID號(hào)DELTA_11NG，將加密信息設(shè)置成與主機(jī)相同

通電時(shí)，10s的時(shí)間可實(shí)現(xiàn)通信，若拔掉網(wǎng)線后再插上，則0.2s左右的時(shí)間即可恢復(fù)通信，測(cè)試通信反應(yīng)正常。主機(jī)如圖8所示。

圖8　主機(jī)內(nèi)部

3　電氣控制

表1為佛山地區(qū)一家鋁型材牽引機(jī)廠制作的雙頭牽引機(jī)的配置表，代理商在單頭牽引機(jī)的配置上直接添加了AH10EN-5A Ethernet網(wǎng)絡(luò)模塊，軌道上安裝兩臺(tái)引車，牽引車移動(dòng)距離大，使用工業(yè)無(wú)線AP DVW-W02W2-E2-CN做無(wú)線中繼，可建立無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)。

表1　雙頭牽引機(jī)的配置

4　軟件設(shè)定

（1）AH10EN-5A網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置（見圖9）

圖9　AH10EN-5A網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置

（2）功能列表（見圖10）

圖10　AH10EN-5A功能列表

（3）資料交換設(shè)置（見圖11）

圖11　AH10EN-5A資料交換設(shè)置

（4）數(shù)據(jù)交換表（見表2）

表2　AH10EN-5A數(shù)據(jù)交換表

5　結(jié)束語(yǔ)

基于以太網(wǎng)的MODBUS TCP協(xié)議在工業(yè)上早有使用，大型工廠生產(chǎn)線上工人的缺乏促使工廠向自動(dòng)化生產(chǎn)管理方向升級(jí)，對(duì)遠(yuǎn)距離、多臺(tái)機(jī)的聯(lián)網(wǎng)控制催生了可靠、穩(wěn)定的工業(yè)無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。Ethernet的無(wú)線工業(yè)Wi-Fi為工廠提供了更為方便、簡(jiǎn)約的控制接線方式，可實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)交換的長(zhǎng)距離、多臺(tái)機(jī)的聯(lián)網(wǎng)集中控制。