歐姆龍DeviceNet現場(chǎng)總線(xiàn)在汽車(chē)上的應用

應用優(yōu)勢

與傳統的控制系統相比較，devicenet現場(chǎng)總線(xiàn)具有以下優(yōu)勢：利用信息技術(shù)及數字信號通信技術(shù)，有效提高了系統的測量和控制精度；應用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)數據傳輸可靠、信息響應快速、抗干擾能力增強；具有自動(dòng)診斷、故障顯示功能；更好地滿(mǎn)足控制系統信息集成的要求；總線(xiàn)節點(diǎn)具有良好的防護等級，可以直接安裝于工業(yè)現場(chǎng)；系統設計調試更加靈活方便、控制性能大幅度提高；系統綜合成本大幅度減少。

應用方案簡(jiǎn)介

以omron公司的自動(dòng)化產(chǎn)品基于devicenet總線(xiàn)在我公司某車(chē)型生產(chǎn)線(xiàn)焊裝夾具中的改善實(shí)例，對devicenet總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )組態(tài)和調試過(guò)程做一下介紹。
改善的原因和需要達到的目的

該生產(chǎn)線(xiàn)是一條以往復桿為主要傳輸工具的白車(chē)身手動(dòng)焊接主線(xiàn)，是幾年前的設計產(chǎn)品，采用 是傳統的plc集中控制(一個(gè)主機架和兩個(gè)擴展機架)，對主線(xiàn)所有的夾具實(shí)現手動(dòng)和自動(dòng)運行。所有的數字量i/o點(diǎn)均從plc柜內接線(xiàn)，導線(xiàn)用量大、布線(xiàn)復雜、故障率高，給現場(chǎng)維護帶來(lái)了諸多不便，嚴重影響生產(chǎn)。特別是二號工位上的左右側圍，夾具氣缸非常多，i/o線(xiàn)路比較龐大，不但給反復運動(dòng)的坦克鏈帶來(lái)很大的負荷，而且大量的線(xiàn)路因為這樣頻繁的往復運動(dòng)很容易造成線(xiàn)路的損壞，給故障的處理帶來(lái)不便，甚至影響生產(chǎn)。

在分析、比較了各種不同的控制方案后，我們決定采用以devicenet為底層網(wǎng)絡(luò )的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統從根本上去解決這個(gè)問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)改造升級后，系統的自動(dòng)化控制性能要得到很大的提高，而且系統可靠、故障率低、維護方便，能有效降低停臺時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。
方案的規劃

在保證原系統能正常運行的前提下，只對二號位的左右側圍夾具進(jìn)行控制模式的改善，構建一個(gè)集散式的控制系統，并且添加以態(tài)網(wǎng)通信卡用來(lái)和上位機的監控系統進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據交換，上位機采用組態(tài)王軟件進(jìn)行畫(huà)面組態(tài)模擬和現場(chǎng)生產(chǎn)狀態(tài)的監控。針對二號位上的被控元件，總線(xiàn)上連接的輸入設備有按鈕、接近開(kāi)關(guān)，輸出設備有電磁閥。二號位夾具的工作狀態(tài)、故障信息等均通過(guò)devicenet網(wǎng)絡(luò )傳送至上位機和控制器。

系統的構建及調試

(1) 進(jìn)行總體規劃，根據現場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行合理的線(xiàn)路的布局。以二號位的左右側圍夾具來(lái)說(shuō)，兩側的氣缸呈對稱(chēng)式分布，輸出電磁閥也基本對稱(chēng)，總線(xiàn)從主plc出來(lái)先接入左側鄰近主控制柜的離散控制盒內再經(jīng)坦克鏈接到右側的控制盒結束。

(2) 將現場(chǎng)的離散模塊(小控制盒內的防護等級ip20的輸入和輸出模塊以及防護等級ip67的輸入模塊)連接到devicenet總線(xiàn)的節點(diǎn)。omron的總線(xiàn)模塊分為端子排連接和標準插接頭的連接兩種方式，devicenet總線(xiàn)標準電纜是一根4芯的同軸電纜加上屏蔽層，芯線(xiàn)的顏色分別是紅(24v+)、黑(24v零線(xiàn))、藍(信號正)、白(信號負)四種顏色，在端子排連接的模塊上標明了四種顏色，在接線(xiàn)時(shí)要保證一致；標準插接頭的插頭連接要根據具體模塊圖紙上的要求進(jìn)行連接。無(wú)論是端子排連接還是插接頭連接，最終的檢測標準是任何一種顏色的線(xiàn)要一通到底，所以在連接好總線(xiàn)后必須要用三用表的電阻檔來(lái)檢測所有鏈路是否通暢。網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)兩端應安裝正確的終端電阻(120ω，可選配omron公司隨系統提供的標準終端電阻)，在系統不上電時(shí)測得的網(wǎng)絡(luò )can-h和can-l之間的電阻值應在50ω～70ω。

(3) 安裝devicenet網(wǎng)絡(luò )組態(tài)工具軟件configurator v2.2，該工具是用來(lái)對總線(xiàn)上的設備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)分配和離散模塊的i/o地址配置。在安裝好該軟件后有必要對其中的eds配置文件進(jìn)行更新和升級，否則可能會(huì )在總線(xiàn)掃描時(shí)出現模塊無(wú)法識別的情況。

(4) 給將要添加到devicenet網(wǎng)絡(luò )上的每個(gè)設備分配節點(diǎn) 址并設置正確的通信波特率，devicenet網(wǎng)絡(luò )上每個(gè)網(wǎng)段所有節點(diǎn)的通信波特率必須一致，且不允許有節點(diǎn)地址重復的設備。在網(wǎng)絡(luò )配置界面右鍵點(diǎn)擊總線(xiàn)上的節點(diǎn)設備圖標可以對每個(gè)節點(diǎn)的地址進(jìn)行更改，節點(diǎn)設備都配置好后在總線(xiàn)分配器上的輸入/輸出選項卡上可以對已經(jīng)配置了節點(diǎn)號的設備進(jìn)行輸入/輸出通道地址的分配。當然也可以方便地取消或添加模塊的默認i/o地址通過(guò)點(diǎn)擊全局選項卡上的“register/unregistered”按鈕，這樣就很方便地將出錯或暫時(shí)不需要的模塊從總線(xiàn)上屏蔽掉，給調試工作帶來(lái)很靈活的處理。

(5) 通過(guò)編程設備將plc的機架插槽模塊配置下載到plc。在連接總線(xiàn)分配器之前，我們需要通過(guò)plc模塊上的rs232接口連接plc模塊至編程設備，通過(guò)在線(xiàn)功能將主機架上的功能模塊和i/o模塊以及擴展機架上的i/o模塊，按照實(shí)際的插槽號一一對應地配置到plc的i/o配置中去并下載到plc，plc將通過(guò)該配置來(lái)對機架上的模塊進(jìn)行掃描檢查，如果發(fā)現配置信息和實(shí)際的不一致將會(huì )在診斷信息里面給出具體的出錯提示，可以很直觀(guān)地通過(guò)提示找到問(wèn)題點(diǎn)。在c200h中的插槽號是固定了的，但是在cs1h-h的處理器中的插擦好是連續分配的，如果我們要跳過(guò)一個(gè)插槽不進(jìn)行配置時(shí)需要將該插槽配置為“16點(diǎn)虛”這樣的話(huà)它只占用插槽號但不分配實(shí)際地址。在以太網(wǎng)插槽點(diǎn)擊鼠標右鍵可以對以太網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)的通信設置如ip地址等，設置好后下載到plc以便后面通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與plc進(jìn)行通信連接。

(6) 通過(guò)編程設備將devicenet網(wǎng)絡(luò )配置的節點(diǎn)設備參數全部下載到總線(xiàn)分配器。這個(gè)過(guò)程分兩步進(jìn)行：首先是將配置的節點(diǎn)設備組態(tài)數據下載到總線(xiàn)分配器模塊，通過(guò)文件選項里面的下載選項；然后是雙擊打開(kāi)總線(xiàn)分配器，將里面配置好的i/o通道配置下載到總線(xiàn)分配器，通過(guò)點(diǎn)擊下載按鈕進(jìn)行下載。這個(gè)過(guò)程都必須是在編程設備和plc在線(xiàn)的情況下進(jìn)行的(rs232接口或者是以太網(wǎng)卡接口)，而且需要注意的是這些數據一旦下載到總線(xiàn)分配器后就會(huì )保存在總線(xiàn)分配器里面，就算掉電也不會(huì )丟失，所以有時(shí)候在使用舊的模塊對總線(xiàn)進(jìn)行掃描時(shí)會(huì )有沖突信息提示，表明當前掃描的總線(xiàn)設備與總線(xiàn)分配器里面的存儲內容不符(包括節點(diǎn)地址不符、型號不符、i/o地址不符等)，同時(shí)總線(xiàn)分配器的led顯示屏也會(huì )給出相應的沖突的設備的節點(diǎn)號。當出現這樣的情況時(shí)，需要手動(dòng)地將實(shí)際的總線(xiàn)配置和i/o配置編輯正確后下載到總線(xiàn)分配器再次掃描就不會(huì )出現上面的情況。

(7) 原始程序的修改。在修改程序之前先將升級的主機架和plc替換掉原來(lái)的舊機架和plc，其他的模塊保持不變，然后將離線(xiàn)的程序里面的cpu進(jìn)行升級處理，其程序內部的變量地址也跟著(zhù)會(huì )相應的變化(因為針對不同的plc模塊其內部地址的編址方式可能會(huì )有所不同)，外部i/o保持不變。將自動(dòng)轉換后的程序通過(guò)rs232接口下載到plc進(jìn)行在線(xiàn)試運行，看是否和原始的模塊運行時(shí)有所不同，最后得到的結論是：內部點(diǎn)的自動(dòng)轉換不會(huì )影響到原始程序的正常運行。運行無(wú)誤后就可以將二號位的i/o地址根據總線(xiàn)分配器里面的i/o配置進(jìn)行相應的修改，然后保存到新的plc里面。

(8) 將所有的程序和總線(xiàn)節點(diǎn)配置文件做好備份，以便日后進(jìn)行數據恢復和維護。

系統運行實(shí)踐表明：該系統功能強大、安全可靠、操作靈活，為生產(chǎn)線(xiàn)白車(chē)身的生產(chǎn)創(chuàng )造了明顯的經(jīng)濟效益，并大大提高了生產(chǎn)效率、自動(dòng)化生產(chǎn)水平和管理水平。