基于DeviceNet现场总线的PLC双轨小车控制系统.pdf

D嗍n andR溯咄设计与研究 基 于D evi ceNet现 场 总 线 的PLC双 轨 小 车 控 制 系 统 王顺菊武昌俊薛盛智 安徽机电职业技术学院电气工程系，安徽芜湖241000 摘要设计了DeviceN et现场总线的PLC 控制系统，减少了汽车焊装生产线上双轨侧围搬运小车控制系 统的设计、安装、维护的工作量，提高了控制系统运行的可靠性。该系统由PLC及远程模块控制变 频器拖动电动机运行，采用D e、，i ceN et 作为通信网络。经现场安装、调试，整个系统运行稳定。可靠 性高，且开放性好，便于监控。 关键词D evi ceN et 控制研发数据采集通信 中图分类号TP23文献标识码B D oubl et rackPLCcontr ol syst embased onD evi ceN et W A N GShunj u，W UChangj un，X U E Shengzhi D epar t m ent ofEl ect r i cal Engineeri ng，Anhui Technical C ol l ege ofM echanical andEl ect r i cal Engi neer i ng，W uhu241000，C H N A bst r actAPL Ccont rolsyst embasedonDeviceNet ，r educeddesi gn，i nst al l at i onandm ai nt enancew orkl oadoft he cont rol syst emin t hedoubl esidesurround handl i ng ofcar wel di ngproduct i on l i nes，andi m pr oved t he rel iabi lit y oft he runni ng cont rol syst em ．Thi s syst em dri vedt heel ect rom ot or t hrough t ransducercon t rol ledbyPL Candr em ot em odul e。andus edD evi ceN etascom m unicati onnet w ork．Aft erf iel dins talla t ionandadjust m ent，thew hol e syst emr unsst abl y andw i t h hi ghreli abi l it y，and asw el lithas hi ghopen- nes sandi Sconveni entt om onit or． K eyw or dsD evi ceN et；Cont r ol ；D evel opm ent ；D at aAcqui si ti on；Com m uni cati on 本项目自主研发的A1X 侧围双轨自行小车控制 系统是在目前国内外现有的小车技术的基础上，开发 生产的一条全自动双轨自行小车输送系统。其先进的 结构形式和控制方式目前在国内外同类设备中处于领 先水平。该双轨自行小车已被成功应用在奇瑞汽车公 司A 1x焊装生产线侧围及下部总成件由分装线到主 4结语 本文提出了装备维修性定性要求体系，研究了基 于多层次灰色关联度的综合评价模型，得出以下结论 1该评价方法有效地解决了装备维修性设计因 素多样性以及评分不确定性的问题，并将定性分析转 换为定量结果； 2该方法解决了参数体系中各个参数指标之间 量纲不同的问题； 3该评价模型科学有效、合理可行，为装备维修 性设计决策提供依据。 参考文献 [ 1] 吕川．维修性设计分析与验证[ M ]．北京国防工业出版社，2012． [ 2] 黎放，杨元，杨建军．装备维修性设计参综合评估法[ J] ．工程设 计学报．2008，1511115． [ 3] W uX i，X uD a，Y angZhenj un，eta1．R es earchOilm ai nt ai nabi l i t y u at i onm ethodoft he w eaponsys t embas ed O n cl oud[C]．Q R2M SE2012， 20121269-1271． [ 4]唐政，孙超，刘宗伟．基于灰色层次分析法的水声对抗系统效能评估 [J ]．兵工学报，2012，334 432436． [5]贾瑁，战晓苏，程文俊．基于灰色关联分析的网络战综合能力评估 [J]．系统仿真学报，2012，24 6 11851188． [ 6] 杜栋，庞庆华，吴炎．现代综合评价方法与案例精选[ M ]．北京清华 大学出版社，2008． [ 7] 郭亚军．综合评价理论、方法及拓展[ M ]．北京科学出版社，2012． 第一作者徐达，男，1969年生，博士，教授，主要 研究方向为装备保障技术与方法。 编辑李静 收稿日期20130708 文章缩号131119 如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查襄中的相应位置。 73 焊线的自动化输送成产线上。奇瑞汽车公司的A1X 焊装侧围搬运小车项目为A 1X焊装左、右侧围分装线 至主焊线的侧围机械化输送项目，该项目要求将左、右 侧围从各上件滑台输送至主焊线侧围翻转夹具上。 1D evi t eN et 系统的组成和特点 一个完整的D evi ceNet 网络由以下几部分组成① 主控器PLC或Pc。②现场输Ⅳ输出模块用于连 接工业控制系统中的各种现场装置，如传感器、按钮、 指示灯、阀门、变送器等，产品包括可直接安装在恶劣 工业环境的IP67防护等级的输A ／输出模块和适合安 装在操作台和控制柜中的IP20防护等级的输入／输出 模块。③其他现场装置变频器，人机界面等复杂的现 场装置，可以通过独立的D evi ceN et 接口连接到现场总 线上，以获取更多的信息。④电缆及网络附件各种总 线电缆、辅助电源电缆、连接现场输入／输出装置的电 缆和接插件、无源多端口接线盒、总线T型头、电源T 型头、终端电阻等。D evi ceN et 系统的特点主要有① D eviceN et 具有强大的抗电磁干扰的能力。②软件支 持在线自动建立系统，使用更方便。网络最多支持64 个节点。③总线电源与通讯信号使用同一电缆。④通 讯速率／通讯距离。 2系统网络结构 D eviceN et的功能是将工业现场的最底层设备只 需通过一条与设备兼容的网线将现场的数据送到网络 上，然后控制器通过适当的路径到该层上采集数据。 同时，控制器对现场生产设备设施的各种控制也是通 过D evi ceN et 网络进行的，如图1为系统网络结构。 蟛赫 ■_ 鞠 图l 系统网络结构 系统要求小车升降、行走运行中能够平稳起动，准 确停车。设计选用SEWM O V ID RIV E变频器。通过 加装使用编码器和W CS位置编码系统，对驱动实际转 动行程或实际转速进行测量，并结合变频器的位置控 制与顺序控制功能，以满足小车平稳准确停车的系统 要求。本系统通过在输送线路中安置转接工位的设 计，在使用两台小车接力往返完成工件的输送时考虑 为避免出现两车相撞事故，在小车的前后设置了防撞 检测开关。当检测有信号时，两小车停止动作，并故障 报警。由于设备数量多，具有高度的分散性，这导致 I／O 点数多，控制线路长。须采用以D evi ceN et 为底层 网络的现场总线控制系统。 控制系统基于D evi ceN et 现场总线的网络，其上连 接检测采集信号主要通过现场采集，向PLC 提供用于 逻辑程序执行、判断所需的各类检测信号。包括选用 行程开关作为机械装置极限限位用，接近、磁性、光电 等传感器做物体位置检测用。主控柜面板配置H M I， 实现对该系统运行状态、故障信息以及其他相关内容 的显示。系统通过构建D evi ceN et 现场总线控制网络， 实现PLC 对各节点设备的控制、配置及数据采集。系 统通过PLC 标准配置的以太网接口，满足后期与上位 机进行信息传递。 3系统的组态 上位工控机安装的欧姆龙CX One软件包中的 CX Int ergrat or可用于系统的组态，CX Program m er可 用于系统的编程，它们主要可以完成以下任务 1组 态网络连接和接口；2 组态硬件；3编写程序。本 系统组态如图2所示。 ◆◆◆t ■◆◆◆ ．o。，；。⋯i～‘ ，■⋯．。。。；‘．．，，。 图2组态结构图 1安装D evicenet 网络组态工具软件C onfi gurat or v2．2，该工具是用来对总线上的设备进行网络节点分 配和离散模块的I／O地址配置。在安装好该软件后有 必要对其中的eds配置文件进行更新和升级，否则可 能会在总线扫描时出现模块无法识别的情况。 2 给需要添加到Devi cenet 网络上的远程控制模 块以及变频器等设备分配节点址并设置正确的通信波 特率，D evi cenet 网络上每个网段所有节点的通信波特 率必须一致，且不允许有节点地址重复的设备。 3在网络配置界面右键点击总线上的节点设备 图标可以对每个节点的地址进行更改，节点设备都配 置好后在总线分配器上的输入／输出选项卡上可以对 超参粼 弋矿zul0牛第11朋 T步 丁上● 噜rk峰 j 已经配置了节点号的设备进行输入／输出通道地址的 分配。当然也可以方便地取消或添加模块的默认I／O 地址，通过点击全局选项卡上的“r egi st er／unr egi st ered” 按钮，这样就很方便地将出错或暂时不需要的模块从 总线上屏蔽掉，给调试工作带来很灵活的处理。 4用户程序的编写和调试 本系统的程序按其功能可以分为上位监控程序， 下位PLC 控制程序，上位工控机配置了组态监控软件 CX D esi gner，同时也安装了CX Program m er编程软件 用于系统的编程。 4．1上位监控程序 通过使用欧姆龙CxDesi gner组态软件提供的多 种控制按钮库、图形控件、功能控件等，可方便地对设 备所需的显示和操作进行最优修改。软件还可以为不 同的操作人员设立不同的密码和使用权限。 触摸屏软件的设计包括设备的分步功能按钮，各 个动作的画面和信息，并将它们与PLC 程序相连。根 据系统功能的要求，设计了小车自动运行进程的界面， 手动界面分步工位按钮，各个工位气缸信号检测显示， 报警显示以及调试等界面。如图3所示为小车自动运 行进程的界面。 图3小车自动运行进程图 4．2下位PLC控制程序 PLC控制站的控制程序是基于结构化的编程思 想，复杂的侧围搬运输送系统程序是由许多子任务构 成的，许多子任务又是由更小的子任务组成，如此下 去，就可以把复杂的侧围搬运输送系统的控制分解成 许多易于解决的小任务。编写程序的过程正好与此相 反，先编写解决子任务的程序，通过一级一级的调用最 后完成侧围搬运输送系统程序的控制。如图4所示该 D蝴ond№砷设计与研究 程序主要有主柜程序左侧围小车、右侧围小车以及交 接信号子程序组成，其中 左侧围小车和右侧围小车 分别有是由上下件小车锁 紧程序、小车夹具推杆程 序、编码器程序、小车升降 以及行走等等小的子程序 组成。 5结语 本系统基于D evi ． ceN et现场总线的PLC侧 围搬运输送系统的设计是 根据奇瑞公司生产实际要 --3 l 程厣 i 由q主柜程序00 ；窜q左侧围小车 01 i E鲁符号 j 掌上下件小车锁紧程序 i 、冒小车夹具推杆程序 i。冒编码器程序 ■冒小车升降陧序 {；卜 冒疹 泰臻 辩 o冒小车自动程序 ■冒小车柜面指示 ；l- 霉E 珊 i由q右侧围小车D 2 {亩禽交接信号03 ■量符号 ■雷段1 ．回脚D 图4程序结构图 求，通过采用构建现场总线控制网络，实现PLC对各 节点设备的控制、配置及数据采集，减少了系统设计、 安装、维护的工作量，提高了控制系统运行的可靠性。 目前该设备已经投入生产运行。从系统运行实践 表明该系统功能强大、安全可靠、操作灵活，为生产线 的生产创造了明显的经济效益，并大大提高了生产效 率、自动化生产水平和管理水平。 参考文献 [ 1]王建，孙怀荣，杜艳丽．PLC 实用技术 欧姆龙 [ M ] ．北京机械工业 出版社。2012． [ 2]萧蕴诗，吴继伟，许维胜．现场控制系统的研究应用现状与发展方向 [J]．微型电脑应用，2001，17115- 7． [ 3]BER G EJonas．过程控制现场总线[M ]．北京清华大学出版社， 2003． [4]佟为明，林景波，李辉．基于D evi ceN et 现场总线的汽车总装生产线 控制系统[J] ．国内外机电一体化技术，2004，71 18- 20． [5]欧姆龙．FA 系统产品综合样本[Z]．中国欧姆龙中国有限公 司，2006． [ 6]Feng-LiLian，M oyneJR，T i buryDM ．Per f orm ance uat i onofcon- trol networksEt her N et，C ontr ol N et ，andDeviceN et[ J]．IEEE C ont rol Syst em sM agazi ne，2001，211 6683． 第一作者王顺菊，女，1980年生，助教，硕士，从 事电气工程及自动化研究。 编辑李静 收稿H期20130708 文章编号l31120 如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 更正 本刊2013年10期第134页刊登的基于c语言数控机床智能后置处理程序的制作一文作者单位应为上海鼎铃电器有限公 司上海200235，ShanghaiD i ngLing Electr ic Co．，Lt d．，Shanghai200235，CH N 。特此更正。另外，由于作者笔误，该文章作者名字出 现错误，在此将”陈德存”更正为”陈德纯”。