基于Ethernet/IP的全自动立式压滤机控制系统设计

2014-10-10刘彦伟赵龙录姚福江

制造业自动化 2014年14期

刘彦伟，赵龙录，耿欣，姚福江

LIU Yan-wei, ZHAO Long-lu, GENG Xin, YAO Fu-jiang

（山东煤机装备集团公司，泰安 271000）

0 引言

压滤机是以固体、液体分离为目的的设备，广泛应用在矿山、石油、化工、建材、制药等行业，其中隔膜立式压滤机由于具有占地面积小、滤饼水分低、可在线清洗滤布、洗涤效率高等优点，获得广泛研究及应用。目前国际主要压滤机厂商的产品已实现入料过滤、隔膜挤压、滤饼洗涤、吹风干燥、卸料和滤布在线清洗等全过程的自动化。我国自20世纪90年代开始生产压滤机，2009年研制出国内第一台液压传动立式全自动隔膜立式压滤机。

由于全自动立式压滤机需要控制滤板合拢、驱动卸饼、滤布纠偏和阀门泵类等执行机构，集电气、仪表、液压和气动控制为一体，I/O点种类繁多且分散，因此控制系统是全自动立式压滤机的重要组成部分，对设备的性能和可靠性至关重要。

为促进国产立式压滤机的升级换代，以更好地替代进口产品，需要设计一套全新的高性能、高可靠性、高性价比、操作简单的控制系统。

1 系统设计

1.1 系统结构

图1 立式压滤机控制系统结构图

一台立式压滤机的控制及执行元件包括液压站、挤压水站、动力站、限位开关、编码器等，200多个I/O点，且比较分散，不宜采取集中控制的方式。因此，本系统采用PLC+远程I/O分站的结构，既可以减少线缆用量，又具有良好的扩展性，同时减少因布线不规范可能导致的信号干扰。系统结构如图1所示，PLC与远程I/O分站、HMI之间采用Ethernet/IP工业以太网传输数据。

1.2 模块选型

1）主控制柜P L C选用A B公司的1769 CompactLogix系列。CompactLogix平台在较小的体积中集成了高性能和Logix平台的优势，具有通用的编程环境、通用的网络、通用的控制引擎，内置16路DI、16路DO，集成了Ethernet/IP和RS232通讯端口，非常适合中小型设备级控制应用。

2）远程I/O分站选用1734 AENT+1734 POINT I/O。1734 AENT是Ethernet/IP通信模块，提供I/O与PLC之间的通讯接口；所选用的1734 POINT I/O包括：数字量输入模块1734-IB8，数字量输入模块1734-OB8，模拟量输入模块1734-IE2C，模拟量输出模块1734-OE2C，高速计数模块1734-IK，所有模块均采用模块式设计，结构紧凑，可带电插拔。

3）HMI采用PanelView Plus1000触摸屏，PanelView Plus 1000是AB公司的10.4寸TFT彩色触摸屏，内置Ethernet和RS232接口，可扩展通信模块和内存。

1.3 系统特点

与已有的其他方案相比，本系统具有以下特点：

1）本系统具有良好的扩展性，只需增加1734 AENT模块，即可增加远程I/O分站。

2）所采用I/O模块可带电插拔，在模块故障时可不停机更换模块，缩短故障排除时间。

3）与国内广泛使用的Profibus DP相比，Profibus DP是基于RS485串行总线的通讯协议，最大传输速率为12Mbps，传输方式为半工；而Ethernet/IP工业以太网是基于IEEE 802.3的通讯总线，最大传输速率100Mbps，传输方式为全双工。Ehternet/IP在通讯速率、IO响应时间、抗干扰能力等方面明显优于Profibus DP，而且可实现星型、环网等多种网络拓扑，易于维护和排查故障。

4）与其他工业以太网相比，Ethernet/IP采用标准的未经修改的TCP/IP协议，在应用层封装了CIP协议，无需任何专用设备即可无缝接入企业的SCADA、ERP系统。

2 Ethernet/IP网络配置

本系统采用的Ethernet/IP通信模块包括PLC、1734-AENT，要在Ethernet/IP网络上运行，必须定义IP地址、子网掩码、网关等网络参数。首次运行通过Rockwell Automation的BOOTP/DHCP软件为各个模块动态分配IP地址，然后绑定IP和MAC地址，具体IP地址分配如表1所示。