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产品名称:工业网络在纸箱印刷机械的解决方案

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  •  DeviceNet是具有优良施工性能的现场网络,广阔的覆盖应用领域,从终端组件、执行机构、控制器件等都能容易地连接到该网络中,使设备和生产线的设计制造、安装、调试、维护等各个环节都能降低成本和节约时间,同时为客户进一步增加附加价值。

      1 纸箱印刷机械电气控制原理

      瓦楞纸箱是包装行业不可缺少的材料,在储运环节中担任着重要角色。瓦楞纸箱生产设备要实现楞纸板的多色套色印刷、开槽、模切、半成品纸箱收集等工序。

      由于设备庞大,每一个机台在更换生产或保养等特殊时候,可能需要分开机台,因此机台都安装滑轮,再固定在轨道上。由于该设备的分散控制特点,正是应用DeviceNet网络控制的主要原因。每个工艺的机台都可以移动分合操作,除了有独立的参数设定和控制,还需要监控其他机台的状况,因此台达HMI的Ethernet方式一机多屏的快速数据传输功能,配合DeviceNet总线网络连接正好满足了该需求。控制示意图如图1。


    图1工业网络控制示意图

      DeviceNet是一种比较合适的工业网络解决方案,采用台达PLC的DeviceNet现场总线实现分散控制的网络整合。这一款纸箱印刷机械每一个机台都有6个或以上的机械定位,由于台达SV系列PLC目前只有4路AB相高速计数器,所以每个机台会用到2台SV的PLC。而每一部分的微小调节都是利用变频器和旋转编码器,配合PLC的高速计数器判断完成,而台达的SV系列PLC和E系列变频器都有相应的DeviceNet现场总线解决方案。如图2所示。

     
    图2 工作示意图

      每一个机台的PLC通过DeviceNet总线网络连接起来,相互之间交换所需信息,以及控制命令,达到在其中一个机台能够监视各部分器件的状况,控制和调整每一部分机构,或紧急停止远程其他机台的效果。这样做,一方面同时免去繁多的硬接线,另一方面可以在多种产品同类部件间实现互换性的同时,减少配线和安装工业自动化设备的成本和时间。通过DeviceNet总线,可以根据位移实时调整变频器输出频率,调整加减速线性,实现平稳启停,以及配合旋转编码器测量位移位置,达到精确定位的效果。同时监控变频器的工作状况(包括运行状态、输出频率、输出电流、报警内容等)。通过Ethernet网络的触摸屏可以直接设定远程每一个机台的PLC参数,以及收集该机台的工作状况和报警信息。这样通过DeviceNet的直接互相连性不仅改善了设备间的通信,同时提供了相当重要的故障诊断功能,实现了低成本、高性能的工业设备的网络互连。

      2 控制系统构成
    控制系统配置如表1所示。

    表1 控制系统配置
    序号
    名称
    型号及规格
    单位
    数量
    1
    PLC主机
    DVP28SV11R
    15
    2
    DeviceNet模块
    DVPDNET-SL
    15
    3
    PLC 输入模块
    DVP16SM11N
    14
    4
    PLC 输出模块
    DVP16SP11R
    14
    5
    人机界面
    DOP-B10E615
    8
    6
    旋转编码器
    ES5-06CN8942F
    56
    7
    电源模块
    DVPPS02
    8
    8
    变频器
    VFD022E43A
    16
    9
    变频器DeviceNet从站模块
    CME-DN01
    16
    10
    以太网集线器
    8通道
    1
    11
    终端电阻
    120奥姆
    10
    12
    其他传感器
     
    若干

      控制架构图如图3所示。


    图3控制架构图

      由于版面原因,编码器数量不能全部标示出来。另外,各个机构的位置调整,只是在更换生产料号时才动作,因此客户为了节省成本,每个机台只安装2台变频器作调速定位,依靠外部接触器切换各个机构的电机工作,因此每次最多只有2个位置调整机构同时动作。人机界面通过Ethernet网络,先访问DeviceNet控制层的主站送料部PLC,再通过DeviceNet网络访问到各个从站PLC。每一个机台的2个PLC通过RS485的PLC-Link方式交换数据。地址(Node Address)分配如表2、3所示。

    2 地址分配1
    序号
    控制层DevicetNet
    型号及规格
    Node Address
    1
    送料部PLC主站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    00
    2
    套色1部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    01
    3
    套色2部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    02
    4
    套色3部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    03
    5
    套色4部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    04
    6
    开槽部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    05
    7
    模切部PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    06
    8
    收集台PLC从站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    07
      由于设备层是各自PLC站点下属的独立网络,因此可以定义相同的节点地址也不会产生干涉,反而方便编程(例如,套色1到套色4机构相同,都可以使用相同的PLC程序)。
    3 地址分配2
    序号
    设备层DevicetNet
    型号及规格
    Node Address
    1
    PLC主站
    DVP28SV11R/DVPDNET-SL
    10
    2
    变频器1
    VFD022E43A/CME-DN01
    11
    3
    变频器2
    VFD022E43A/CME-DN01
    12

      3 DeviceNetBuilder软件调试

      3.1 通讯连接

      通讯参数设定好后,选择“网络—在线”,即可以搜索网络中的设备,当搜索完毕后,选择00号主站网络,会显示出检测到的网络模块和设备。选择10号主站网络,会显示出检测到的网络模块和设备,如图4所示。




    图4 选择10号主站网络,会显示出检测到的网络模块和设备

      3.2 模块参数设置

      用鼠标左键双击DNET Scanner主站模块图标,可以进入主站模块的“扫描模块配置”工具,设定从站的扫描列表,以及寄存器的对应设备(地址)映像表:

      分别连接到套色1、套色2、套色3、套色4、开槽、模切、收集的主站PLC,切换到各个设备层网络,并且编辑地址影射表,如图5所示。




    图5 编辑地址影射表

      配置好后,将PLC工作模式切换到停止,选择“网络—下载”,将设定好的参数下载到DeviceNet模块中,下载完毕后,再运行重新PLC。检查主站DVPDNET-SL的“MS LED”和”NS LED”指示灯都是绿色,并显示DeviceNet的通讯节点号。这样DeviceNet的设定工作就基本完成。

      4 结束语

      该设备整台机器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而设计制造,最高送料频率是200张/分钟,最大进纸尺寸1200×2400(毫米),能够快速换单,操作调整方便,自动归零和自动复位。所有间隙或定位数字化电动调整。通过人机界面可储存常用订单,实现快速换单操作。而整套设备的技术亮点在于总线网络的应用,一方面简化设备制造的配线工作,减少配线时间,提高配线精确性;在生产现场建造或组装设备时,不再需要特殊配线规则和详细数据,或特殊培训,简化了设备安装工艺;另一个方面提高了设备用户的监控和维护效率,通过总线网络可以减少生产和维护的工作,参数设定完毕后可以通过保存到HMI的配方,减少相同工艺的重复生产的调整和设置工作,使生产工作标准化,便于设备管理。并可以实现快速的网络故障信息诊断,减少系统停机时间。总而言之,工业网络是很好的应用工具。
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