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解決方案solution

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在紙箱印刷機(jī)械的解決方案

日期:2020年06月10日 21:38

DeviceNet是具有優(yōu)良施工性能的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò),廣闊的覆蓋應(yīng)用領(lǐng)域,從終端組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器件等都能容易地連接到該網(wǎng)絡(luò)中,使設(shè)備和生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都能降低成本和節(jié)約時(shí)間,同時(shí)為客戶進(jìn)一步增加附加價(jià)值。

  1 紙箱印刷機(jī)械電氣控制原理

  瓦楞紙箱是包裝行業(yè)不可缺少的材料,在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)中擔(dān)任著重要角色。瓦楞紙箱生產(chǎn)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)楞紙板的多色套色印刷、開槽、模切、半成品紙箱收集等工序。

  由于設(shè)備龐大,每一個(gè)機(jī)臺在更換生產(chǎn)或保養(yǎng)等特殊時(shí)候,可能需要分開機(jī)臺,因此機(jī)臺都安裝滑輪,再固定在軌道上。由于該設(shè)備的分散控制特點(diǎn),正是應(yīng)用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)控制的主要原因。每個(gè)工藝的機(jī)臺都可以移動(dòng)分合操作,除了有獨(dú)立的參數(shù)設(shè)定和控制,還需要監(jiān)控其他機(jī)臺的狀況,因此臺達(dá)HMI的Ethernet方式一機(jī)多屏的快速數(shù)據(jù)傳輸功能,配合DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)連接正好滿足了該需求。控制示意圖如圖1。


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1工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制示意圖

  DeviceNet是一種比較合適的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案,采用臺達(dá)PLC的DeviceNet現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)分散控制的網(wǎng)絡(luò)整合。這一款紙箱印刷機(jī)械每一個(gè)機(jī)臺都有6個(gè)或以上的機(jī)械定位,由于臺達(dá)SV系列PLC目前只有4路AB相高速計(jì)數(shù)器,所以每個(gè)機(jī)臺會(huì)用到2臺SV的PLC。而每一部分的微小調(diào)節(jié)都是利用變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器,配合PLC的高速計(jì)數(shù)器判斷完成,而臺達(dá)的SV系列PLC和E系列變頻器都有相應(yīng)的DeviceNet現(xiàn)場總線解決方案。如圖2所示。


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圖2 工作示意圖


 每一個(gè)機(jī)臺的PLC通過DeviceNet總線網(wǎng)絡(luò)連接起來,相互之間交換所需信息,以及控制命令,達(dá)到在其中一個(gè)機(jī)臺能夠監(jiān)視各部分器件的狀況,控制和調(diào)整每一部分機(jī)構(gòu),或緊急停止遠(yuǎn)程其他機(jī)臺的效果。這樣做,一方面同時(shí)免去繁多的硬接線,另一方面可以在多種產(chǎn)品同類部件間實(shí)現(xiàn)互換性的同時(shí),減少配線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。通過DeviceNet總線,可以根據(jù)位移實(shí)時(shí)調(diào)整變頻器輸出頻率,調(diào)整加減速線性,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟停,以及配合旋轉(zhuǎn)編碼器測量位移位置,達(dá)到精確定位的效果。同時(shí)監(jiān)控變頻器的工作狀況(包括運(yùn)行狀態(tài)、輸出頻率、輸出電流、報(bào)警內(nèi)容等)。通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)的觸摸屏可以直接設(shè)定遠(yuǎn)程每一個(gè)機(jī)臺的PLC參數(shù),以及收集該機(jī)臺的工作狀況和報(bào)警信息。這樣通過DeviceNet的直接互相連性不僅改善了設(shè)備間的通信,同時(shí)提供了相當(dāng)重要的故障診斷功能,實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能的工業(yè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。

  2 控制系統(tǒng)構(gòu)成
控制系統(tǒng)配置如表1所示。

表1 控制系統(tǒng)配置
 

序號

名稱

型號及規(guī)格

單位

數(shù)量

1

PLC主機(jī)

DVP28SV11R

15

2

DeviceNet模塊

DVPDNET-SL

15

3

PLC 輸入模塊

DVP16SM11N

14

4

PLC 輸出模塊

DVP16SP11R

14

5

人機(jī)界面

DOP-B10E615

8

6

旋轉(zhuǎn)編碼器

ES5-06CN8942F

個(gè)

56

7

電源模塊

DVPPS02

8

8

變頻器

VFD022E43A

16

9

變頻器DeviceNet從站模塊

CME-DN01

個(gè)

16

10

以太網(wǎng)集線器

8通道

個(gè)

1

11

終端電阻

120奧姆

個(gè)

10

12

其他傳感器


個(gè)

若干

  控制架構(gòu)圖如圖3所示。


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圖3控制架構(gòu)圖


  由于版面原因,編碼器數(shù)量不能全部標(biāo)示出來。另外,各個(gè)機(jī)構(gòu)的位置調(diào)整,只是在更換生產(chǎn)料號時(shí)才動(dòng)作,因此客戶為了節(jié)省成本,每個(gè)機(jī)臺只安裝2臺變頻器作調(diào)速定位,依靠外部接觸器切換各個(gè)機(jī)構(gòu)的電機(jī)工作,因此每次最多只有2個(gè)位置調(diào)整機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作。人機(jī)界面通過Ethernet網(wǎng)絡(luò),先訪問DeviceNet控制層的主站送料部PLC,再通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)訪問到各個(gè)從站PLC。每一個(gè)機(jī)臺的2個(gè)PLC通過RS485的PLC-Link方式交換數(shù)據(jù)。地址(Node Address)分配如表2、3所示。
表2 地址分配1

序號

控制層DevicetNet

型號及規(guī)格

Node Address

1

送料部PLC主站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

00

2

套色1部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

01

3

套色2部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

02

4

套色3部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

03

5

套色4部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

04

6

開槽部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

05

7

模切部PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

06

8

收集臺PLC從站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

07

  由于設(shè)備層是各自PLC站點(diǎn)下屬的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò),因此可以定義相同的節(jié)點(diǎn)地址也不會(huì)產(chǎn)生干涉,反而方便編程(例如,套色1到套色4機(jī)構(gòu)相同,都可以使用相同的PLC程序)。
表3 地址分配2
 

序號

設(shè)備層DevicetNet

型號及規(guī)格

Node Address

1

PLC主站

DVP28SV11R/DVPDNET-SL

10

2

變頻器1

VFD022E43A/CME-DN01

11

3

變頻器2

VFD022E43A/CME-DN01

12

  3 DeviceNetBuilder軟件調(diào)試

  3.1 通訊連接

  通訊參數(shù)設(shè)定好后,選擇“網(wǎng)絡(luò)—在線”,即可以搜索網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備,當(dāng)搜索完畢后,選擇00號主站網(wǎng)絡(luò),會(huì)顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備。選擇10號主站網(wǎng)絡(luò),會(huì)顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備,如圖4所示。

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圖4 選擇10號主站網(wǎng)絡(luò),會(huì)顯示出檢測到的網(wǎng)絡(luò)模塊和設(shè)備
  3.2 模塊參數(shù)設(shè)置

  用鼠標(biāo)左鍵雙擊DNET Scanner主站模塊圖標(biāo),可以進(jìn)入主站模塊的“掃描模塊配置”工具,設(shè)定從站的掃描列表,以及寄存器的對應(yīng)設(shè)備(地址)映像表:

  分別連接到套色1、套色2、套色3、套色4、開槽、模切、收集的主站PLC,切換到各個(gè)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò),并且編輯地址影射表,如圖5所示。

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圖5 編輯地址影射表


  配置好后,將PLC工作模式切換到停止,選擇“網(wǎng)絡(luò)—下載”,將設(shè)定好的參數(shù)下載到DeviceNet模塊中,下載完畢后,再運(yùn)行重新PLC。檢查主站DVPDNET-SL的“MS LED”和”NS LED”指示燈都是綠色,并顯示DeviceNet的通訊節(jié)點(diǎn)號。這樣DeviceNet的設(shè)定工作就基本完成。

  4 結(jié)束語

  該設(shè)備整臺機(jī)器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而設(shè)計(jì)制造,最高送料頻率是200張/分鐘,最大進(jìn)紙尺寸1200×2400(毫米),能夠快速換單,操作調(diào)整方便,自動(dòng)歸零和自動(dòng)復(fù)位。所有間隙或定位數(shù)字化電動(dòng)調(diào)整。通過人機(jī)界面可儲(chǔ)存常用訂單,實(shí)現(xiàn)快速換單操作。而整套設(shè)備的技術(shù)亮點(diǎn)在于總線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,一方面簡化設(shè)備制造的配線工作,減少配線時(shí)間,提高配線精確性;在生產(chǎn)現(xiàn)場建造或組裝設(shè)備時(shí),不再需要特殊配線規(guī)則和詳細(xì)數(shù)據(jù),或特殊培訓(xùn),簡化了設(shè)備安裝工藝;另一個(gè)方面提高了設(shè)備用戶的監(jiān)控和維護(hù)效率,通過總線網(wǎng)絡(luò)可以減少生產(chǎn)和維護(hù)的工作,參數(shù)設(shè)定完畢后可以通過保存到HMI的配方,減少相同工藝的重復(fù)生產(chǎn)的調(diào)整和設(shè)置工作,使生產(chǎn)工作標(biāo)準(zhǔn)化,便于設(shè)備管理。并可以實(shí)現(xiàn)快速的網(wǎng)絡(luò)故障信息診斷,減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間??偠灾?,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是很好的應(yīng)用工具。

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