通訊技術的不斷發展進步,引發了工業控制領域控制方式深刻的技術變革。控制系統結構向網絡化、開放性方向發展將是控制系統技術發展的主要潮流。總線、運動控制網絡及以太網等作為目前應用最為廣泛應用的控制通訊技術,在工業自動化和過程控制領域得到了越來越多的應用。輪胎制造業的興盛把中國的橡膠機械行業推到了世界橡膠行業制造的前沿位置。伴隨著輪胎制造商們最求更大的產能和更高的效益,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,對通訊網絡在其間的應用作簡單的介紹。一般來講,控制系統網絡可分為3層:信息層、控制層和設備層(傳感/執行層)。傳統的控制系統在信息層大都采用以太網,而在控制層和設備層一般采用不同的現場總線或其他專用網絡。在輪胎成型機電控系統的網絡結構中我們就依據三層理論搭建了一個交互式的控制網絡。如圖1:
系統說明:
該套控制系統的PLC為施耐德公司的Premium系列的集成了以太網和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。變頻器和伺服驅動器均為施耐德產品。在該套電控系統中,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,控制伺服驅動部分我們采用的是運動控制網絡SERCOS(光纖環網)。
下面為幾種通訊方式的簡單介紹:
以太網:
如表1:網絡通訊通常有7層:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。通過TCP/IP的通訊方式,不同的工控產品供應商雖然在物理層和數據鏈路層都遵循IEEE 802.3標準,并且與TCP/IP兼容,但是由于通過不同的通訊協議,對不同的層進行操作。導致了不同的供應商提供的產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議的產品,即應用層都支持Modbus協議的產品。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的速度進行數據交換。該通訊速率完全能滿足需要對大數據量、高速度數據交換的場合要求。
在該系統中,通過簡單的IP地址分配就可以使用以太網進行同信息層的數據傳輸,我們在人機界面中可以對整臺機器狀態進行監視,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,來達到生產不同規格輪胎的目的,從項目的實施效果來看,以太網完全能夠滿足我們預期的大數據量,高速度實時通訊的要求。
技術特點:
·以太網超大的帶寬、
·標準化的物理層和數據鏈路層
·在工廠(信息層)中的廣泛的流行程度
現場總線:
1. Profibus-DP 總線
PROFIBUS根據不同的控制要求有多種系列,其中PROFIBUS-DP可實現高速傳輸,適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸。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