基于总线技术的精装联动系统设计

姚峰

（上海奥的斯电梯有限公司，上海 200051）

基于总线技术的精装联动系统设计

Deluxelinkage systembased onbus technology

姚峰

（上海奥的斯电梯有限公司，上海 200051）

智能化、大批量、高精度的联机生产的基于工业网络的控制系统，这种生产加工方式成为了工业化生产的一种必然的趋势。本文以精装联动线为研究对象，运用了现场总线技术、以太网技术、PLC技术以及运动控制技术，构建了基于DeviceNet现场总线的精装联动控制系统在对硬件模块选型同时，并详细描述了各个硬件功能模块所具有的特征。根据系统要求和功能设置，设计与完成控制系统的软件。本系统基本上实现精装联动线的控制功能。

DeviceNet；总线技术；精装联动控制

基于工业网络化控制技术的快速发展，正改变着传统的加工制造行业。原先的单机作业或人工作业将逐步地退出历史舞台，迎来的将是更加快速、智能化、大批量、高精度的联机生产。因此基于工业网络的控制系统这种生产加工方式成为了一种必然的趋势。本文以精装联动线为研究对象，运用现场总线技术、以太网技术、PLC技术以及运动控制技术，构建基于DeviceNet现场总线的精装联动控制系统，基本上实现精装联动线的控制功能。

1 系统总体设计框架

目前现场总线技术和以太网技术广泛应用于传统的制造行业，部分厂商针对各领域的应用需要，研发了针对各总线网络的功能模块。对精装联动的工艺流程以及现场工况分析基础上，参考已有设备网络架构，搭建精装多轴联动系统的框架如图1。

DeviceNet总线网络作为PLC控制器与现场信号采集的桥梁，系统中采用台达DVPDENT DeviceNet总线模块以及与之相对应的RET-DENT远程 I/O模块作为网络的接入设备。DVPDENT 扫描模块用作与DeviceNet总线网络PLC主机与其他从站数据交换界面。

图1 精装联动控制系统框架

在精装联动控制系统中，一方面由于存在多轴，并且各个轴的运动参数各不相同，要实现主机测量参数的简便、快速传递，同时保证数据传输的准确性与实时性，利用DVPEN具有的数据交换功能能够很好地满足需求；另一方面DVPEN提供ModbusTCP通讯协议的支持，可以实现上位机图控软件的开发。

精装联动系统工位分析中得出本文所涉及的系统是一个多轴运动控制系统，因此选用多轴运动控制器是必要的。DVP10MC运动控制器能够同时驱动多台伺服驱动器，实现多个电机同时工作，该模块与伺服驱动器之间通过CANopen总线的实现连接，通过CANopen高速总线最多控制实轴可以达到16个。

2 系统软硬件设计

2.1 系统硬件设计

由于DVP10MC多轴运动控制器可以控制多达16组伺服驱动器，在精装联动控制系统中，由于轴数少于32组，因此为了提高控制器的利用率，本系统采用两台的DVP10MC运动控制器。DVPDEN作为PLC主机的扩展模块即在DeviceNet总线网络中作为主机，DeviceNet 总线网络通过4组 RET-DEN 模块实现对现场信号采集（机组中RET-DEN 模块 I/O扩展模块DVP16SP11R 依此为 2 组、3 组、3 组、2 组）。系统中选择DVP28SV型号 PLC 作为控制系统的主机，连接 VFD055M23A 系列变频器驱动三相异步交流电机，实现精装联动线生产速度的控制。图2为精装联动控制系统的硬件结构图。

图2 精装联动控制系统的硬件结构图

2.2 系统软件设计

在软件设计上，根据精装联动线控制系统照网络结构的特点，将该系统划分为三个部分：DeviceNet总线网络；以太网网络；CANopen总线网络。其中DeviceNet总线网络为精装联动控制系统的核心部分，实现对周围机组进行控制。

DeviceNet总线网络：以为DVP28SV PLC为核心的控制网络，除了自身实现对主电机的控制，还通过DeviceNet总线对现场数据的接受和发送，控制着现场的设备工作。

以太网网络：用于实现 DVP28SV PLC与DVP10MC运动控制器的通讯，以及上位机监控系统与精装联动系统的通信。

CANopen总线网络：DVP10MC运动控制器与伺服驱动器通讯的网络。

3 精装联动控制系统设计

在精装联动控制系统中程序设计工作分两个部分：DVP28SV PLC主机控制部分；DVP10MC运动控制器部分。对于主机组的起停、主机速度、尺寸测量值、气阀/温控开关以及普通电机的控制由PLC控制；伺服电机的控制部分程序由DVP10MC实现。整个系统程序执行流程如图3所示。

图3 精装联动控制系统程序执行流程

4 精装联动控制系统生产线上的调试

对于精装联动线生产线的调试流程，确保现场控制系统设备连线正常，检测控制系统设备运行状态，以及检测控制系统中程序的设计是否达到预期设计的生产工艺。系统调试的主要内容包括如下：精装联动线的运行速度是否与预定的一致；对于位置调节部分，调节位置与预期位置是否一致；运行过程中对于设备故障的处理；对于普通电机、加热开关等数字量的输入输出控制是否合理。 监控系统的调试是在完成精装联动生产线之后进行，检测监控系统是否达到预期的设计效果。按照工作流程，通过设置异常来检验监控系统是否做出正确的反应，分别对监控系统建立连接、原点回归、正常运行、运行错误等进行了测试。通过测试表明本文所设计的联动系统能够符合设计要求。

［1］ 张戟，程旻，谢剑英等. 基于现场总线DeviceNet的智能设备开发指南［M］. 西安：西安电子科技大学出版社，2004.

［2］ 宽明. CAN总线原理和应用系统设计［M］. 北京：北京航空航天大学出版社，1996.

TP273

1009-797X （2015） 16-0137-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.047

姚峰，男， 毕业于上海工程技术大学，本科学历，在上海奥的斯电梯有限公司从事产品开发工作。

2015-07-19