摘  要：本項目以臺達DeviceNet網絡產品為基礎，通過實例敘述了DeviceNet網絡在黃金尾礦過濾脫水系統(tǒng)中的設計與應用，并對DeviceNet網絡構建配置和控制程序設計作了詳細介紹。闡述了主站PLC利用DeviceNet現(xiàn)場總線對多個遠程設備實現(xiàn)自動控制、參數(shù)修改及在線監(jiān)控等功能，顯示出現(xiàn)場總線的集成優(yōu)勢。

關鍵字：DeviceNet網絡    PLC    人機界面   宏指令

1 引言

      DeviceNet是由一種基于CAN的開放的現(xiàn)場總線標準，DeviceNet協(xié)議具有開放性、設計簡單、速率快且成本低廉等特點，自20世紀末廣泛應用以來，日益受到制造業(yè)的廣泛注意和高度重視。DeviceNet總線尤其在遠程I/O系統(tǒng)、電機控制中心和變頻器的應用上，可達到最佳化的效果。本文以筆者參與的黃金尾礦過濾處理系統(tǒng)項目為例，詳細論述基于臺達機電產品的DeviceNet現(xiàn)場總線網絡設計，讓自動化愛好者能夠獲得DeviceNet現(xiàn)場總線網絡設計應用的工程能力。

2 總體控制系統(tǒng)構成

      在黃金尾礦過濾系統(tǒng)項目中，采用臺達PLC和觸摸屏HMI來對本系統(tǒng)中的主要設備立式壓濾機進行完全自動控制。立式壓濾機電控共有主控柜和遠程I/O控制箱組成；外圍設備入料泵和擠壓泵分別采用臺達VFD-F變頻器控制，距離主機設備較遠。為此在本Fig.1 The block diagram of tailings filtration system系統(tǒng)中將PLC、遠程控制RTUDENT、變頻器組成臺達DeviceNet網絡，來實現(xiàn)主機設備與外圍設備之間的通訊和數(shù)據交換以達到完全無縫控制。主控箱內的PLC控制器通過DeviceNet現(xiàn)場總線與現(xiàn)場控制器通訊，進行數(shù)據交換，觸摸屏通過RS485總線以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，設備的運行參數(shù)、水泵和入料泵頻率等由觸摸屏來設定，通過DeviceNet通訊分發(fā)給各現(xiàn)場控制器。系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 尾礦過濾系統(tǒng)的結構框圖

3 DeviceNet現(xiàn)場總線設計軟硬件要求

3.1 軟件要求

在本系統(tǒng)中我們主要用到以下軟件來進行網絡的構建、程序編程和畫面組態(tài)的設計。

      WPLSoft 2.10---PLC編程軟件

      DeviceNetBuilder 1.01---網絡組態(tài)軟件

      Screen Editor 1.05.79---人機界面編輯軟件

3.2 硬件要求

根據項目中各設備的自動控制要求，主要由以下硬件來組成整個系統(tǒng)網絡。

      DOP-AE10THTD—人機界面

      DVP28SV—臺達PLC主機

      DVPDNET-SL—主站通訊掃描模塊

      DNA02-MODBUS/DeviceNet轉換模塊

      RTU-DENT—遠程I/O通訊模塊

      VFD-F—變頻器帶DeviceNet通訊接口

3.3 DeviceNet電纜和其他

      本系統(tǒng)中采用DeviceNet粗電纜外徑為12.2mm；終端電阻大小為121Ω，功率不小于1/4W電阻，必須連接在DeviceNet電纜的藍色電纜與白色電纜之間且連在主干線的兩個終端。

4 臺達DeviceNet網絡配置設計

4.1 網絡設備節(jié)點設置

      從本系統(tǒng)網絡結構框圖中可看到在現(xiàn)場總線上掛有遠程I/O設備和變頻器，因此應首先按照表1對這些DeviceNet模塊的地址進行設置，將模塊上的撥碼開關和地址號相應起來。

4.2 使用DeviceNet網絡配置工具配置網絡

      如何將上述這么多的設備組態(tài)起來，從而實現(xiàn)彼此的通訊是我們關注的主要問題，我們利用臺達網絡組態(tài)軟件DeviceNetBuilder_V1.01，詳細說明一下本項目的網絡組態(tài)步驟和細節(jié)。

4.3 DeviceNet從站的配置

      我們選擇『網絡（N）』菜單，對DeviceNet網絡進行在線掃描，網絡中被掃描到的所有節(jié)點的圖標和設備名稱都會顯示在軟件界面上，如圖3所示。

      運行DeviceNetBuilder軟件，在軟件界面中選擇『設置（S）』菜單，點擊『通訊設置』，選擇『系統(tǒng)通道』指令對計算機與SV主機的通訊參數(shù)進行設置，如”通訊端口”、”通訊地址”、”通訊速率”、”通訊格式”，如圖2正確設置后確定。

      在網絡節(jié)點界面上分別雙擊VFD-F節(jié)點和RTU-DNET節(jié)點，對變頻器和遠程I/O模塊的參數(shù)以及IO信息進行確認即可，在這里不再貼圖敘述（相應產品說明書上都有詳細的說明）。

4.4 DVPDNET掃描模塊（主站）的配置

      在網絡節(jié)點界面上首先雙擊DNETScanner（節(jié)點1）的圖標，彈出“掃描模塊配置”對話框，可以看到左邊的列表里有當前可用節(jié)點VFD-FDrives380V15.0HP，RTU-DNET，VFD-FDrives380V15.0HP，右邊有一個空的”掃描列表”。接著選中DeviceNet從站節(jié)點，然后點擊向右箭頭，將左邊列表中的DeviceNet從站設備移入掃描模塊的掃描列表中，如圖4所示。圖4中標明的輸出列表指的是，DeviceNet主站向從站發(fā)送的數(shù)據的地址，也就是主站數(shù)據寄存器占用的地址；而輸入列表指的是，DeviceNet從站向主站發(fā)送的數(shù)據的地址，也就是主站接受到從站的數(shù)據后在主站中存放這些數(shù)據占用的地址區(qū)間。

圖2 主機通訊參數(shù)設置

圖3 系統(tǒng)網絡節(jié)點

圖4 掃描模塊配置

5 用戶畫面組態(tài)和編程設計

5.1 工藝畫面組態(tài)設計

      臺達DOP-A系列觸摸屏擁有人性化的使用界面，也有高速的硬件構架，支持多種品牌PLC。其具有強大通訊功能，靈活系統(tǒng)構成，生動逼真且豐富圖庫，簡單易用。利用宏功能可以有效的幫助PLC處理艱難的運算功能及分擔PLC控制器的工作量，可配合通訊宏指令自行撰寫通信協(xié)議，并透過串行口與特定系統(tǒng)或控制器連接，利用USBVer1.1上/下載人機畫面程序，將大大縮短傳輸資料的時間。我們根據本系統(tǒng)工藝要求組態(tài)編輯了工藝主畫面、故障報警、運行報告、程序設置等多個畫面，將許多可設參數(shù)做在畫面上，使之可操作性強、修改簡單，舉例主畫面如圖5。

圖5 工藝主畫面

5.2 簡要舉例PLC通過程序實現(xiàn)DeviceNet網絡的控制

      根據DVPDNET-SL掃描模塊和從站設備的IO數(shù)據映射關系表，就可以對各個從站進行編程了。圖6是一個簡單的主機通過DeviceNet控制入料泵變頻器的程序。程序中當M0=ON時，執(zhí)行[MOVH2D6287]，啟動變頻器。當M1=ON時，執(zhí)行[MOVH1D6287]，停止變頻器。實時讀取VFD-F變頻器的錯誤代碼、狀態(tài)字、設置頻率以及輸出頻率，分別存放至PLC主機的D0~D3，用戶可以通過監(jiān)控D0~D3的內容獲知變頻器的錯誤代碼、狀態(tài)字、設置。

圖6 控制變頻程序頻率以及輸出頻率

6 結束語

       通過采用DeviceNet現(xiàn)場總線控制技術，極大地方便了尾礦過濾處理項目的安裝和調試，并提高了控制系統(tǒng)的可靠性和實時性。DeviceNet現(xiàn)場總線組態(tài)簡單、編程容易，已被越來越多的現(xiàn)場設備控制層廣泛應用。

作者簡介

劉彥偉（1970-）工程師，從事工業(yè)自動化系統(tǒng)設計。