泉州金盛源電子貿(mào)易有限公司

張洛杰

tel 0 5 -9 5-820-8-100-3

05-95-82-08-100-3

Tel 1 8 0- 3 0 3- 0 7- 0 6 2

企業(yè)Q Q：3-1-86-335-0-03

PLC在數(shù)控機(jī)床安全設(shè)計(jì)中應(yīng)用

數(shù)控設(shè)備是技術(shù)密集型和知識(shí)密集型的機(jī)、電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，隨著生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高，數(shù)控車間里所用的數(shù)控設(shè)備種類和數(shù)量也在不斷增加。要想更好地利用數(shù)控機(jī)床，就必須對數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)功能及系統(tǒng)有充分的了解。數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作控制通常由兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一種是通過CNC系統(tǒng)(專用計(jì)算機(jī))的數(shù)字信息來控制，即“數(shù)字控制”，如數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的前、后、左、右移動(dòng)，主軸箱的上、下移動(dòng)和圍繞某一直線軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位移量等。這些控制是用插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置比較后得到的差值對伺服進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。這種控制的核心是保證實(shí)現(xiàn)被加工零件的輪廓，即除點(diǎn)位加工外，各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻都必須保持嚴(yán)格的比例關(guān)系；另一種是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以CNC系統(tǒng)內(nèi)部和機(jī)床上各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序，對諸如主軸的開停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開。液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行控制。這一類動(dòng)作的控制主要是進(jìn)行開關(guān)量信號(hào)的順序控制，一般由PLC來完成。

1 PLC程序在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

PLC為可編程控制器．在數(shù)控機(jī)床上所使用的PLC也稱作PMC。它有以下優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快?？刂凭雀?，可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場合的不同而改變，與計(jì)算機(jī)的接口及維修方便。通常，數(shù)控機(jī)床上所使用的PLC程序包括系統(tǒng)程序和用戶程序。其中系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等，由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接存取，也不需要用戶干預(yù)。麗用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用PLC程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。常用的PLC程序設(shè)計(jì)語言主要有梯形囝、語句表、功能塊圖等。

由于數(shù)控機(jī)床很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都是通過PLC的控制指令來實(shí)現(xiàn)的，可以利用PLC對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障的快速檢測和維修，或者是通過修改、編寫PLC程序?yàn)閿?shù)控機(jī)床增添某個(gè)可執(zhí)行動(dòng)作或功能。

2 數(shù)控機(jī)床的安全控制設(shè)計(jì)

在使用數(shù)控機(jī)床的過程中作者發(fā)現(xiàn)：有些系統(tǒng)的機(jī)床在操作不當(dāng)或因機(jī)床本身原因出現(xiàn)故障報(bào)警停機(jī)之后，需要消除報(bào)警并重新返回HOME點(diǎn)才能再次執(zhí)行程序，可是有些系統(tǒng)的機(jī)床在消除報(bào)警后并不需要返回HOME點(diǎn)就可以直接再次運(yùn)行程序。后者雖然節(jié)省了一點(diǎn)時(shí)間，可是卻存在大的安全隱患。某企業(yè)有一臺(tái)數(shù)控加工中心就出現(xiàn)過這樣的情況：某次執(zhí)行空運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了機(jī)床報(bào)警導(dǎo)致停機(jī)，操作工消除報(bào)警后未回HMOE點(diǎn)就再次運(yùn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)程序，使主軸與夾具發(fā)生碰撞，造成主軸精度及動(dòng)平衡超差，無法滿足設(shè)備加工的工藝要求。分析其原因：當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行過程中報(bào)警停機(jī)之后，機(jī)床夾具及主軸的位置狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化(不再是初始狀態(tài))，若是消除報(bào)警之后立即重新開始執(zhí)行后續(xù)程序，就很容易導(dǎo)致機(jī)床主軸誤動(dòng)作造成主軸與夾具或工件發(fā)生碰撞。為了避免因碰撞造成的不必要的工廢．進(jìn)一步提高設(shè)備本身的防錯(cuò)能力，作者針對FUNUC系統(tǒng)加工中心設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)控機(jī)床動(dòng)作的安全控制程序，該程序的作用主要是保證在執(zhí)行加工程序或者空運(yùn)行程序過程中發(fā)生了機(jī)床停機(jī)報(bào)警，在操作人員消除報(bào)警后，必須執(zhí)行回參考點(diǎn)的程序，如果不執(zhí)行回參考點(diǎn)程序使程序、設(shè)備的夾具、主軸、刀具等恢復(fù)到初始位置，機(jī)床將無法執(zhí)行加工程序或空運(yùn)轉(zhuǎn)程序，這樣就有效避免了設(shè)備碰撞的可能性。

2.1 設(shè)計(jì)思路

為機(jī)床增加防錯(cuò)功能以實(shí)現(xiàn)機(jī)床動(dòng)作的安全控制是通過修改數(shù)控機(jī)床的PMC程序及機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行的條件，增加機(jī)床啟動(dòng)條件的限制，并在操作面板上增加循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈(STEN—L)、返修指示燈(RECUTL)及返修鍵按鈕。具體方案是：

(1)設(shè)置的機(jī)床啟動(dòng)條件：①x，y、z軸必須回到第二參考點(diǎn)，且A軸在90。狀態(tài)(STA—ENI)；②主軸上的刀具為初始刀具(T6)或者為空刀(T14)(STA—EN2)；③A軸處于夾緊狀態(tài)(STA—EN3)；④夾具處于松開狀態(tài)(STA—EN4)。機(jī)床必須同時(shí)滿足這4個(gè)條件才能夠執(zhí)行加工程序進(jìn)行自動(dòng)加工(STA—EN)。設(shè)計(jì)此限制條件的目的是使機(jī)床在發(fā)生報(bào)警后，必須先運(yùn)行RETURN程序，待機(jī)床恢復(fù)至可以正常運(yùn)行的狀態(tài)后，才在AUTO或者M(jìn)EM模式下運(yùn)行機(jī)床，防止程序從中間狀態(tài)啟動(dòng)，引起機(jī)床碰撞。

(2)如果未滿足啟動(dòng)條件，循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈不亮?xí)r，按下[CYCLE START]按鍵，機(jī)床則產(chǎn)生“61．0 CYCLE START NOT REDAY，PLEASERETURN!”報(bào)警，提醒操作人員機(jī)床被禁止自動(dòng)加工的原因及應(yīng)該采取的措施。

(3)當(dāng)有工件需要返修時(shí)，可能只需要執(zhí)行某個(gè)特定的程序段，此時(shí)可以接下返修鍵，返修指示燈亮后，即可進(jìn)行返修工件的加工。在返修加工或單段加工模式下，設(shè)備不受“循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好”條件的限制，可以循環(huán)啟動(dòng)。

隨著plc在工業(yè)控制中的推廣普及，plc產(chǎn)品的種類越來越多，其結(jié)構(gòu)型號(hào)、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc對于提高其在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要作用。應(yīng)用plc先要詳細(xì)分析被控對象、控制過程與要求,熟悉了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的所有功能和指標(biāo)要求，與繼電器控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后加以選擇。plc適合于控制對象的工業(yè)環(huán)境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入輸出以開關(guān)量為多，用常規(guī)的繼電器接觸器難以實(shí)現(xiàn)，工藝流程又要經(jīng)常變動(dòng)的對象和現(xiàn)場。其次要確定控制范圍，一般講，能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測量的參數(shù)；用人工進(jìn)行控制工作量大，操作復(fù)雜容易出錯(cuò)或操作過于頻繁，人工操作不容易滿足工藝要求的往往由plc控制。

2 plc的選擇

2.1 機(jī)型選擇

機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。選擇機(jī)型前，先要對控制對象進(jìn)行下面估計(jì)：有多少開關(guān)量輸入，電壓分別為多少，有多少開關(guān)量輸出，輸出功率為多少；有多少模擬量輸入和模擬量輸出；是否有特殊控制要求，如高速計(jì)數(shù)器；現(xiàn)場對控制器響應(yīng)速度有何要求；機(jī)房與現(xiàn)場分開還是在一起等。

在功能滿足要求的前提下，選擇可靠、維護(hù)使用方便以及性能價(jià)格優(yōu)的機(jī)型。通常的做法是：在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的plc；其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)的plc；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的，一般其控制速度無須考慮，因此選用帶a/d轉(zhuǎn)換，d/a轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的(如要實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算、閉環(huán)控制、通訊聯(lián)網(wǎng)等)，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或機(jī)(其中機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制，全plc的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等)。

應(yīng)該注意的是，同一個(gè)企業(yè)應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一，這樣同一個(gè)機(jī)型的plc模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此配上計(jì)算機(jī)后即可把控制各系統(tǒng)的多臺(tái)plc聯(lián)成一個(gè)dcs系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理[2]。

2.2 i/o的選擇

plc與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過i/o接口模塊來實(shí)現(xiàn)的，plc有許多i/o接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

(1)確定i/o點(diǎn)數(shù)。不同的控制對象所需要的i/o點(diǎn)數(shù)不同，一些典型的傳動(dòng)設(shè)備及常用的電氣元件所需plc的i/o點(diǎn)數(shù)是固定的，如一個(gè)單線圈電磁閥用2個(gè)輸入點(diǎn)，一個(gè)輸出點(diǎn)；一個(gè)按紐需一個(gè)輸入點(diǎn)；一個(gè)信號(hào)燈占用一個(gè)輸出點(diǎn)等，但對于同一個(gè)控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，i/o點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需的i/o點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%～20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。

(2)開關(guān)量i/o。開關(guān)量i/o接口可以從傳感器和開關(guān)(如按紐、限位開關(guān)等)及控制設(shè)備(如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等)接收信號(hào)。典型的交流i/o信號(hào)為24～240v，直流i/o信號(hào)為5～240v。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都沒有可選的隔離電路。在評(píng)估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路[3]。

(3)模擬量i/o。模擬量i/o接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。其典型量程為-10～+10v、0～+11v、4～20ma或10～50ma。一些制造廠家在plc上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口，因而可以接收低電平信號(hào)，如rtd、熱電偶等。這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或rtd混合信號(hào)。

(4)特殊功能i/o。在選擇一臺(tái)plc時(shí)，用戶可能會(huì)面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)i/o實(shí)現(xiàn)的i/o限定，如定位、快速輸入、頻率等。此時(shí)應(yīng)考慮供銷廠商是否提供特殊的有助于zui大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使cpu從耗時(shí)的任務(wù)中解脫出來。

(5)智能式i/o。大型plc的生產(chǎn)廠家相繼推出了解決典型工藝過程的智能式的i/o模塊，例如pid控制模塊等。這些智能模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入cpu或直接輸出，這樣可以提高plc的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。

2.3 存儲(chǔ)器類型及容量選擇

plc系統(tǒng)所使用的存儲(chǔ)器由rom和ram組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，zui大存儲(chǔ)能力：一般小型機(jī)zui大存儲(chǔ)能力低于6kb，中型機(jī)的zui大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kb，大型機(jī)的zui大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。

plc的存儲(chǔ)器容量選擇要受到內(nèi)存利用率、開關(guān)量的i/o點(diǎn)數(shù)、模擬量的i/o點(diǎn)數(shù)和用戶的編程水平這四個(gè)因素的影響。存儲(chǔ)容量計(jì)算的一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的來估算，總存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)=（開關(guān)量輸入點(diǎn)+開關(guān)量輸出點(diǎn)）×10+模擬量點(diǎn)數(shù)×150，然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%～30%的裕量。獲取存儲(chǔ)容量的方法是生成程序，即用了多少字，知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可以確定準(zhǔn)確的存儲(chǔ)容量。

2.4 編程器和電源模塊選擇

在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，plc的編程問題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對所選擇plc產(chǎn)品的軟件功能及編程器有所了解。小型控制系統(tǒng)一般選用價(jià)格的簡易編程器，如果系統(tǒng)較大或多臺(tái)plc共用，可以選用功能強(qiáng)，編程方便的圖形編程器。如果有個(gè)人計(jì)算機(jī)，可以選用能在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的編程軟件包。同時(shí)，為了防止因干擾、鋰電池電壓下降等原因破壞ram中的用戶程序，可以選用eeprom模塊作為外部設(shè)備。

對于結(jié)構(gòu)為模塊式的plc，電源模塊和額定電流必須大于或等于主機(jī)、i/o模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。當(dāng)使用專用機(jī)架時(shí)，從主機(jī)架電源模塊到遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架的線路壓降必須小于0.25v。

2.5 程序設(shè)計(jì)和總裝統(tǒng)調(diào)

在確定控制對象的控制任務(wù)、選擇好plc的機(jī)型后，就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，畫出流程圖，進(jìn)一步說明各信息流之間的關(guān)系，然后具體安排i/o的配置，并對i/o進(jìn)行地址編號(hào)。i/o地址編號(hào)確定后，再畫出plc端子和現(xiàn)場信號(hào)聯(lián)絡(luò)圖表，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)即可將硬件設(shè)計(jì)和程序編寫二項(xiàng)工作平行進(jìn)行，編寫程序的過程就是軟件設(shè)計(jì)過程。

用戶編寫的程序在總裝統(tǒng)調(diào)前需要進(jìn)行模擬調(diào)試。用裝在plc上的模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對象，檢查程序無誤后便把plc接到系統(tǒng)里，進(jìn)行總裝統(tǒng)調(diào)，如果統(tǒng)調(diào)達(dá)不到指標(biāo)要求則可對硬件和軟件作調(diào)整，全部調(diào)試結(jié)束后，一般將程序固化在有長久記憶功能的eprom盒中長期保存。

3 plc的抗干擾措施

由于plc是專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，應(yīng)該具有很強(qiáng)的抗干擾功能，但是如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈或安裝使用不當(dāng)都不能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，干擾會(huì)造成plc誤動(dòng)作或使plc內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失，甚至使系統(tǒng)失控，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取硬件措施再配合軟件措施，以提高plc的可靠性和抗干擾能力。

華菱衡陽鋼管廠石油管生產(chǎn)線是華菱衡陽鋼管廠為適應(yīng)市場需求新投資建設(shè)的一條生產(chǎn)線。生產(chǎn)線主要由加厚修磨線、熱處理線以及水處理等組成。

該生產(chǎn)廣泛地應(yīng)用了羅克韋爾自動(dòng)化A-B品牌的產(chǎn)品和技術(shù)，包括1397DC Drive直流傳動(dòng)、1336 Plus II
交流傳動(dòng)、ControlLogix系統(tǒng)、ProcessLogix系統(tǒng)、ControlNet、DeviceNet、EtherNet 。此項(xiàng)目為羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)策略一次較為、典型的應(yīng)用。

二、設(shè)備
加厚修磨包括運(yùn)輸輥道、液壓站、加厚機(jī)以及修磨等組成，使用ControlLogix與Flex I/O共有9個(gè)站點(diǎn)、1 臺(tái)1397 DC
Drive直流傳動(dòng)和3 臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。

熱處理包括運(yùn)輸輥道、液壓站、回火爐、淬火爐、高壓水除磷、水泵站、矯直機(jī)、探傷、DCS系統(tǒng)，使用ControlLogix與Flex
I/O共有22個(gè)站點(diǎn)、DCS采集系統(tǒng)、2臺(tái)1397 DC Drive直流傳動(dòng)和36 臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。

ControlLogix系統(tǒng)，采用Logix5550處理器，是32位的總線控制器，其控制能力可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量，不僅能組態(tài)本地框架的輸入模塊，還能組態(tài)控制網(wǎng)上其他遠(yuǎn)程ControlNet的輸入輸出模塊，支持熱插拔。
水處理采用的FlexLogix系統(tǒng)，其使用與ControlLogix系統(tǒng)同樣的組態(tài)編程軟件，支持ControlNet、DeviceNet、EtherNet網(wǎng)絡(luò)。

ProcessLogix系統(tǒng)包括一個(gè)工程師站，兩個(gè)操作人員工作站；ProcessLogix系統(tǒng)使用一天服務(wù)器和兩個(gè)操作人員工作站，用來對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控。

三、軟件
工程師站使用RSLogix5000、RSLinx、RSNetWorx for ControlNet、RSNetWorx for DeviceNet，操作人員工作站使用上位監(jiān)控軟件RSView32與RSLinx。

ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器安裝設(shè)置：WINOOWs NT4 for Engling SP6、RSLinx、ProcessLogix R320.0；操作員站安裝設(shè)置：WINOOWs NT4 for SP6、ProcessLogix R320.0。

四、網(wǎng)絡(luò)
隨著自動(dòng)化控制設(shè)備、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)一級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用設(shè)備總線、分布式控制、集中信息管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)大的降低了工程投資，有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的開發(fā)性、可維護(hù)性，縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)的周期，從而獲得了廣泛的應(yīng)用。羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix
可編程控制器、ControlNet、DeviceNet 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是順應(yīng)這種發(fā)展方向開發(fā)的產(chǎn)品。

用通訊網(wǎng)絡(luò)代替以往的硬電纜連接，在很多時(shí)候被認(rèn)為不好維護(hù)的方式。因?yàn)橐坏┌l(fā)生故障，常規(guī)工人會(huì)不知如何下手，而要求電氣維護(hù)人員具備的不僅是常規(guī)電氣知識(shí)，還必須具有自動(dòng)化知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。

但網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是無可比擬的，系統(tǒng)越大越體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的：
1．設(shè)計(jì)簡單，減少設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)出錯(cuò)的可能性；
2．減少現(xiàn)場控制柜之間的控制電纜數(shù)量，使施工變得簡單；
3．減少了柜間控制電纜的校對工作，使調(diào)試過程大大縮短；
4．維護(hù)為方便。

正因?yàn)槿绱?，所以減少了投資的三個(gè)要素：勞動(dòng)成本（減少50%），材料成本（減少15%），時(shí)間成本（減少50%）。從而節(jié)省了成本，獲得益：

設(shè)計(jì)（減少20%）―→硬件（減少15%）―→軟件（減少20%）―→驗(yàn)收（減少＞50%）―→維護(hù) (減少＞50%)。

DeviceNet連接1397 DC Drive直流傳動(dòng)和1336 Plus II交流變頻器等現(xiàn)場設(shè)備，其傳輸速率為125—500Kbps，傳輸zui大距離500m，每段節(jié)點(diǎn)數(shù)為64，允許在線熱插拔。DeviceNet支持主從、多主和對等通訊，用戶應(yīng)用程序和PC數(shù)據(jù)可以通過DeviceNet實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效控制，并且網(wǎng)絡(luò)具有24VDC電源，以此可以省去連接每一臺(tái)設(shè)備的供電電源。DeviceNet使用RSNetWorx
for DeviceNet軟件對網(wǎng)絡(luò)管理和組態(tài)。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，通訊簡單，即插即用，是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)低成本，高性能的網(wǎng)絡(luò)互連。

ControlNet連接主控設(shè)備ControlLogix或ProcessLogix，F(xiàn)lex I/O以及工程師站和操作人員工作站等。ControlNet是一個(gè)開放的高速的確定網(wǎng)絡(luò)，它用于傳輸對時(shí)間有苛刻要求的信息，通訊速度為5Mbps，提供實(shí)時(shí)的對等的通訊服務(wù)。ControlNet融合了現(xiàn)有遠(yuǎn)程I/O和DH+網(wǎng)的性能，對于離散和連續(xù)過程控制應(yīng)用均具有確定性和可重復(fù)性功能，用戶可自設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換時(shí)間達(dá)毫秒級(jí)，從而大大改善了網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時(shí)性和快速性，采用生產(chǎn)者/客戶方式，將傳動(dòng)網(wǎng)絡(luò)針對不同站點(diǎn)需要多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點(diǎn)共享，減少網(wǎng)絡(luò)發(fā)送次數(shù)，從而使網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)。

ControlNet網(wǎng)絡(luò)中的I/O，無論CPU框架還是遠(yuǎn)程擴(kuò)展框架均通過通訊模塊掛在ControlNet網(wǎng)上，然后由軟件管理其歸屬，從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和走線十分靈活。

EtherNet 在此用來連接ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器與操作員站。

EtherNet 作為信息層網(wǎng)絡(luò)，同樣可以實(shí)現(xiàn)與ControlNet互連，用戶通過工廠EtherNet網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，真正地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管控、信息一體化。

羅克韋爾自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)典型的控制系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成，即信息層、控制層和設(shè)備層。但各層之間可靈活運(yùn)用：在設(shè)備層的DeviceNet除連接現(xiàn)場設(shè)備外同時(shí)還可以是I/O，同樣在ControlNet同時(shí)也可以是現(xiàn)場設(shè)備，ControlNet網(wǎng)也可以用EtherNet來實(shí)現(xiàn)。

五、調(diào)試、問題和解決
由于此系統(tǒng)站點(diǎn)數(shù)以及I/O量較大，我們采用分段的方法，將整個(gè)系統(tǒng)按工藝區(qū)分兩部分調(diào)試。每工藝區(qū)有由中控室往外站點(diǎn)逐一連通，分站點(diǎn)調(diào)試。ProcessLogix部分先調(diào)試服務(wù)器，然后調(diào)試工作站，ControlNet調(diào)試完成后調(diào)試DeviceNet。

調(diào)試過程中問題是難免的，主要有ControlLogix、網(wǎng)絡(luò)以及ProcessLogix方面的問題。
ControlLogix及網(wǎng)絡(luò)方面表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1．連接數(shù)的問題和解決
ControlLogix系統(tǒng)的控制能力雖然可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量，以及ControlNet網(wǎng)絡(luò)每段能達(dá)到99個(gè)節(jié)點(diǎn)。但在使用規(guī)劃時(shí)，還有一個(gè)重要的參數(shù)——連接數(shù)，我們在調(diào)試過程中隨著站點(diǎn)的增加出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)不通，就控制器的處理能力以及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到，原因就是超出了控制器連接數(shù)。

在ControlLogix系統(tǒng)中連接可以是：
控制器到本地I/O模塊或者本地通訊模塊；
控制器到遠(yuǎn)程I/O模塊或者遠(yuǎn)程通訊模塊；
生產(chǎn)者和客戶標(biāo)簽
通訊

由于在RSLogix5000里對I/O模塊組態(tài)時(shí)采用的是I/O模塊直接連接，致使每個(gè)數(shù)字I/O模塊的占用一個(gè)連接，使得連接數(shù)超出。當(dāng)重做I/O模塊組態(tài)采用機(jī)架優(yōu)化連接，這樣一來I/O模塊的連接壓縮到了一個(gè)機(jī)架優(yōu)化連接內(nèi)，節(jié)省了連接數(shù)量和帶寬。

2．NUT、RPI、帶寬
NUT（Network Update Time）、RPI（Requested Packet
Interval）這兩個(gè)參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中常常影響到網(wǎng)絡(luò)的帶寬，使得網(wǎng)絡(luò)不暢通或效率不高。在理論上來說當(dāng)帶寬在60%~70%網(wǎng)絡(luò)效率較高，當(dāng)帶寬不夠時(shí)就應(yīng)該減少NUT與RPI時(shí)間。另外NUT，RPI之間按一定的關(guān)系來確定數(shù)值，也能提高網(wǎng)絡(luò)效率減少帶寬，即RPI=2nNUT。

3．安裝
除了軟件設(shè)置，安裝不合格同樣會(huì)引起很多問題。

敷設(shè)ControlNet網(wǎng)絡(luò)的RG6電纜保護(hù)要做好。電纜破損，分支器進(jìn)水以及BNC頭做得不好都將影響網(wǎng)絡(luò)的暢通。在網(wǎng)線敷設(shè)好后，分支器不聯(lián)入節(jié)點(diǎn)，裝上終端電阻，測量分支器聯(lián)入節(jié)點(diǎn)的BNC芯線與外層電阻應(yīng)在37.5 ~43Ω之間，小于37.5則有短路現(xiàn)象，過大則接觸不好。BNC頭的制作建議使用1786-CTK專用工具制作，在工具箱內(nèi)光盤中有制作的全過程的影像文件。

DeviceNet
網(wǎng)絡(luò)采用的五芯屏蔽電纜，注意不要接錯(cuò)，另外當(dāng)電纜接入分接器時(shí)，線頭如不燙錫或不使用接線鼻，很容易斷線引起網(wǎng)絡(luò)不通，所以要特別注意。
Flex I/O中經(jīng)常有能掃描到站點(diǎn)而掃描不到模塊或個(gè)別模塊的現(xiàn)象，這主要是由于使用的安裝軌道不平整或質(zhì)量不高，以至于模塊底座安裝不穩(wěn)，底座之間聯(lián)接不可靠引起。拆下模塊重新安裝到位即可。建議使用質(zhì)量高不易變形的安裝導(dǎo)軌安裝Flex I/O。

4．接地
系統(tǒng)接地的可靠性大家一般不會(huì)忽略，但計(jì)算機(jī)的接地往往會(huì)忽略。當(dāng)計(jì)算機(jī)連接于ControlNet時(shí)，如果計(jì)算機(jī)接地不好，很容易損壞與其連接的CNB模塊。

5．ProcessLogix
ProcessLogix系統(tǒng)關(guān)鍵是軟件的安裝，由于ProcessLogix R320.0 軟件在很多地方與WINOOWs NT4 系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，所以建議從WINOOWs NT4系統(tǒng)安裝開始就照著手冊一步一步安裝，否則可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見的問題。當(dāng)然，如果對WINOOWs NT4熟悉也不會(huì)有大問題。

六、總結(jié)：
在ControlLogix系統(tǒng)要注意：先規(guī)劃，再實(shí)施；調(diào)試中注意連接數(shù)、NUT、RPI、帶寬以及安裝，系統(tǒng)就可以順利地開通。

模塊,卡件,控制器,PLC,CPU 輸入模塊 輸出模塊 CPU處理器模塊 AB分銷商 經(jīng)銷商

華東：上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省、臺(tái)灣省包郵

華北：北京市、天津市、山西省、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)中部 包郵

華中：河南省、湖北省、湖南省 包郵

華南：廣東省、廣西壯族自治區(qū)、海南省、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)包郵

西南：四川省、貴州省、云南省、重慶市、西藏自治區(qū)包郵

西北：陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)包郵

東北：黑龍江省、吉林省、遼寧省、內(nèi)蒙古自治區(qū)東部包郵