泉州金盛源電子貿(mào)易有限公司

張洛杰

tel 0 5 -9 5-820-8-100-3

05-95-82-08-100-3

Tel 1 8 0- 3 0 3- 0 7- 0 6 2

企業(yè)Q Q：3-1-86-335-0-03

PLC在數(shù)控機(jī)床安全設(shè)計(jì)中應(yīng)用

數(shù)控設(shè)備是技術(shù)密集型和知識(shí)密集型的機(jī)、電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，隨著生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提高，數(shù)控車(chē)間里所用的數(shù)控設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量也在不斷增加。要想更好地利用數(shù)控機(jī)床，就必須對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)功能及系統(tǒng)有充分的了解。數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作控制通常由兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種是通過(guò)CNC系統(tǒng)(專(zhuān)用計(jì)算機(jī))的數(shù)字信息來(lái)控制，即“數(shù)字控制”，如數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的前、后、左、右移動(dòng)，主軸箱的上、下移動(dòng)和圍繞某一直線(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位移量等。這些控制是用插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置比較后得到的差值對(duì)伺服進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。這種控制的核心是保證實(shí)現(xiàn)被加工零件的輪廓，即除點(diǎn)位加工外，各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻都必須保持嚴(yán)格的比例關(guān)系；另一種是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，以CNC系統(tǒng)內(nèi)部和機(jī)床上各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器等開(kāi)關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序，對(duì)諸如主軸的開(kāi)停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開(kāi)。液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行控制。這一類(lèi)動(dòng)作的控制主要是進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信號(hào)的順序控制，一般由PLC來(lái)完成。

1 PLC程序在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

PLC為可編程控制器．在數(shù)控機(jī)床上所使用的PLC也稱(chēng)作PMC。它有以下優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快。控制精度高，可靠性好，控制程序可隨應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變，與計(jì)算機(jī)的接口及維修方便。通常，數(shù)控機(jī)床上所使用的PLC程序包括系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。其中系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等，由PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家提供，并固化在EPROM中，用戶(hù)不能直接存取，也不需要用戶(hù)干預(yù)。麗用戶(hù)程序是用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用PLC程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。常用的PLC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要有梯形囝、語(yǔ)句表、功能塊圖等。

由于數(shù)控機(jī)床很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都是通過(guò)PLC的控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以利用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障的快速檢測(cè)和維修，或者是通過(guò)修改、編寫(xiě)PLC程序?yàn)閿?shù)控機(jī)床增添某個(gè)可執(zhí)行動(dòng)作或功能。

2 數(shù)控機(jī)床的安全控制設(shè)計(jì)

在使用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中作者發(fā)現(xiàn)：有些系統(tǒng)的機(jī)床在操作不當(dāng)或因機(jī)床本身原因出現(xiàn)故障報(bào)警停機(jī)之后，需要消除報(bào)警并重新返回HOME點(diǎn)才能再次執(zhí)行程序，可是有些系統(tǒng)的機(jī)床在消除報(bào)警后并不需要返回HOME點(diǎn)就可以直接再次運(yùn)行程序。后者雖然節(jié)省了一點(diǎn)時(shí)間，可是卻存在大的安全隱患。某企業(yè)有一臺(tái)數(shù)控加工中心就出現(xiàn)過(guò)這樣的情況：某次執(zhí)行空運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了機(jī)床報(bào)警導(dǎo)致停機(jī)，操作工消除報(bào)警后未回HMOE點(diǎn)就再次運(yùn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)程序，使主軸與夾具發(fā)生碰撞，造成主軸精度及動(dòng)平衡超差，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)備加工的工藝要求。分析其原因：當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中報(bào)警停機(jī)之后，機(jī)床夾具及主軸的位置狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化(不再是初始狀態(tài))，若是消除報(bào)警之后立即重新開(kāi)始執(zhí)行后續(xù)程序，就很容易導(dǎo)致機(jī)床主軸誤動(dòng)作造成主軸與夾具或工件發(fā)生碰撞。為了避免因碰撞造成的不必要的工廢．進(jìn)一步提高設(shè)備本身的防錯(cuò)能力，作者針對(duì)FUNUC系統(tǒng)加工中心設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)控機(jī)床動(dòng)作的安全控制程序，該程序的作用主要是保證在執(zhí)行加工程序或者空運(yùn)行程序過(guò)程中發(fā)生了機(jī)床停機(jī)報(bào)警，在操作人員消除報(bào)警后，必須執(zhí)行回參考點(diǎn)的程序，如果不執(zhí)行回參考點(diǎn)程序使程序、設(shè)備的夾具、主軸、刀具等恢復(fù)到初始位置，機(jī)床將無(wú)法執(zhí)行加工程序或空運(yùn)轉(zhuǎn)程序，這樣就有效避免了設(shè)備碰撞的可能性。

2.1 設(shè)計(jì)思路

為機(jī)床增加防錯(cuò)功能以實(shí)現(xiàn)機(jī)床動(dòng)作的安全控制是通過(guò)修改數(shù)控機(jī)床的PMC程序及機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行的條件，增加機(jī)床啟動(dòng)條件的限制，并在操作面板上增加循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈(STEN—L)、返修指示燈(RECUTL)及返修鍵按鈕。具體方案是：

(1)設(shè)置的機(jī)床啟動(dòng)條件：①x，y、z軸必須回到第二參考點(diǎn)，且A軸在90。狀態(tài)(STA—ENI)；②主軸上的刀具為初始刀具(T6)或者為空刀(T14)(STA—EN2)；③A軸處于夾緊狀態(tài)(STA—EN3)；④夾具處于松開(kāi)狀態(tài)(STA—EN4)。機(jī)床必須同時(shí)滿(mǎn)足這4個(gè)條件才能夠執(zhí)行加工程序進(jìn)行自動(dòng)加工(STA—EN)。設(shè)計(jì)此限制條件的目的是使機(jī)床在發(fā)生報(bào)警后，必須先運(yùn)行RETURN程序，待機(jī)床恢復(fù)至可以正常運(yùn)行的狀態(tài)后，才在AUTO或者M(jìn)EM模式下運(yùn)行機(jī)床，防止程序從中間狀態(tài)啟動(dòng)，引起機(jī)床碰撞。

(2)如果未滿(mǎn)足啟動(dòng)條件，循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好指示燈不亮?xí)r，按下[CYCLE START]按鍵，機(jī)床則產(chǎn)生“61．0 CYCLE START NOT REDAY，PLEASERETURN!”報(bào)警，提醒操作人員機(jī)床被禁止自動(dòng)加工的原因及應(yīng)該采取的措施。

(3)當(dāng)有工件需要返修時(shí)，可能只需要執(zhí)行某個(gè)特定的程序段，此時(shí)可以接下返修鍵，返修指示燈亮后，即可進(jìn)行返修工件的加工。在返修加工或單段加工模式下，設(shè)備不受“循環(huán)啟動(dòng)準(zhǔn)備好”條件的限制，可以循環(huán)啟動(dòng)。

隨著plc在工業(yè)控制中的推廣普及，plc產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越多，其結(jié)構(gòu)型號(hào)、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc對(duì)于提高其在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要作用。應(yīng)用plc先要詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過(guò)程與要求,熟悉了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的所有功能和指標(biāo)要求，與繼電器控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后加以選擇。plc適合于控制對(duì)象的工業(yè)環(huán)境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為多，用常規(guī)的繼電器接觸器難以實(shí)現(xiàn)，工藝流程又要經(jīng)常變動(dòng)的對(duì)象和現(xiàn)場(chǎng)。其次要確定控制范圍，一般講，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測(cè)量的參數(shù)；用人工進(jìn)行控制工作量大，操作復(fù)雜容易出錯(cuò)或操作過(guò)于頻繁，人工操作不容易滿(mǎn)足工藝要求的往往由plc控制。

2 plc的選擇

2.1 機(jī)型選擇

機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿(mǎn)足自己需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。選擇機(jī)型前，先要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行下面估計(jì)：有多少開(kāi)關(guān)量輸入，電壓分別為多少，有多少開(kāi)關(guān)量輸出，輸出功率為多少；有多少模擬量輸入和模擬量輸出；是否有特殊控制要求，如高速計(jì)數(shù)器；現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制器響應(yīng)速度有何要求；機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)分開(kāi)還是在一起等。

在功能滿(mǎn)足要求的前提下，選擇可靠、維護(hù)使用方便以及性能價(jià)格優(yōu)的機(jī)型。通常的做法是：在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)的plc；其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu)的plc；對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此選用帶a/d轉(zhuǎn)換，d/a轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿(mǎn)足要求；而控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的(如要實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算、閉環(huán)控制、通訊聯(lián)網(wǎng)等)，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或機(jī)(其中機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制，全plc的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠(chǎng)的自動(dòng)化等)。

應(yīng)該注意的是，同一個(gè)企業(yè)應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一，這樣同一個(gè)機(jī)型的plc模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；同時(shí)，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此配上計(jì)算機(jī)后即可把控制各系統(tǒng)的多臺(tái)plc聯(lián)成一個(gè)dcs系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理[2]。

2.2 i/o的選擇

plc與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)i/o接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，plc有許多i/o接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。

(1)確定i/o點(diǎn)數(shù)。不同的控制對(duì)象所需要的i/o點(diǎn)數(shù)不同，一些典型的傳動(dòng)設(shè)備及常用的電氣元件所需plc的i/o點(diǎn)數(shù)是固定的，如一個(gè)單線(xiàn)圈電磁閥用2個(gè)輸入點(diǎn)，一個(gè)輸出點(diǎn)；一個(gè)按紐需一個(gè)輸入點(diǎn)；一個(gè)信號(hào)燈占用一個(gè)輸出點(diǎn)等，但對(duì)于同一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，i/o點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需的i/o點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%～20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。

(2)開(kāi)關(guān)量i/o。開(kāi)關(guān)量i/o接口可以從傳感器和開(kāi)關(guān)(如按紐、限位開(kāi)關(guān)等)及控制設(shè)備(如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等)接收信號(hào)。典型的交流i/o信號(hào)為24～240v，直流i/o信號(hào)為5～240v。盡管輸入電路因制造廠(chǎng)家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都沒(méi)有可選的隔離電路。在評(píng)估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路[3]。

(3)模擬量i/o。模擬量i/o接口一般用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。其典型量程為-10～+10v、0～+11v、4～20ma或10～50ma。一些制造廠(chǎng)家在plc上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口，因而可以接收低電平信號(hào)，如rtd、熱電偶等。這類(lèi)接口模塊可用于接收同一模塊上不同類(lèi)型的熱電偶或rtd混合信號(hào)。

(4)特殊功能i/o。在選擇一臺(tái)plc時(shí)，用戶(hù)可能會(huì)面臨一些特殊類(lèi)型且不能用標(biāo)準(zhǔn)i/o實(shí)現(xiàn)的i/o限定，如定位、快速輸入、頻率等。此時(shí)應(yīng)考慮供銷(xiāo)廠(chǎng)商是否提供特殊的有助于zui大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使cpu從耗時(shí)的任務(wù)中解脫出來(lái)。

(5)智能式i/o。大型plc的生產(chǎn)廠(chǎng)家相繼推出了解決典型工藝過(guò)程的智能式的i/o模塊，例如pid控制模塊等。這些智能模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入cpu或直接輸出，這樣可以提高plc的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。

2.3 存儲(chǔ)器類(lèi)型及容量選擇

plc系統(tǒng)所使用的存儲(chǔ)器由rom和ram組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，zui大存儲(chǔ)能力：一般小型機(jī)zui大存儲(chǔ)能力低于6kb，中型機(jī)的zui大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kb，大型機(jī)的zui大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來(lái)選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專(zhuān)門(mén)進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。

plc的存儲(chǔ)器容量選擇要受到內(nèi)存利用率、開(kāi)關(guān)量的i/o點(diǎn)數(shù)、模擬量的i/o點(diǎn)數(shù)和用戶(hù)的編程水平這四個(gè)因素的影響。存儲(chǔ)容量計(jì)算的一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶(hù)可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的來(lái)估算，總存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)=（開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)+開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)）×10+模擬量點(diǎn)數(shù)×150，然后按計(jì)算存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%～30%的裕量。獲取存儲(chǔ)容量的方法是生成程序，即用了多少字，知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶(hù)便可以確定準(zhǔn)確的存儲(chǔ)容量。

2.4 編程器和電源模塊選擇

在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，plc的編程問(wèn)題是非常重要的。用戶(hù)應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇plc產(chǎn)品的軟件功能及編程器有所了解。小型控制系統(tǒng)一般選用價(jià)格的簡(jiǎn)易編程器，如果系統(tǒng)較大或多臺(tái)plc共用，可以選用功能強(qiáng)，編程方便的圖形編程器。如果有個(gè)人計(jì)算機(jī)，可以選用能在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的編程軟件包。同時(shí)，為了防止因干擾、鋰電池電壓下降等原因破壞ram中的用戶(hù)程序，可以選用eeprom模塊作為外部設(shè)備。

對(duì)于結(jié)構(gòu)為模塊式的plc，電源模塊和額定電流必須大于或等于主機(jī)、i/o模塊、專(zhuān)用模塊等總的消耗電流之和。當(dāng)使用專(zhuān)用機(jī)架時(shí)，從主機(jī)架電源模塊到遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架的線(xiàn)路壓降必須小于0.25v。

2.5 程序設(shè)計(jì)和總裝統(tǒng)調(diào)

在確定控制對(duì)象的控制任務(wù)、選擇好plc的機(jī)型后，就可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)，畫(huà)出流程圖，進(jìn)一步說(shuō)明各信息流之間的關(guān)系，然后具體安排i/o的配置，并對(duì)i/o進(jìn)行地址編號(hào)。i/o地址編號(hào)確定后，再畫(huà)出plc端子和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)聯(lián)絡(luò)圖表，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)即可將硬件設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)二項(xiàng)工作平行進(jìn)行，編寫(xiě)程序的過(guò)程就是軟件設(shè)計(jì)過(guò)程。

用戶(hù)編寫(xiě)的程序在總裝統(tǒng)調(diào)前需要進(jìn)行模擬調(diào)試。用裝在plc上的模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對(duì)象，檢查程序無(wú)誤后便把plc接到系統(tǒng)里，進(jìn)行總裝統(tǒng)調(diào)，如果統(tǒng)調(diào)達(dá)不到指標(biāo)要求則可對(duì)硬件和軟件作調(diào)整，全部調(diào)試結(jié)束后，一般將程序固化在有長(zhǎng)久記憶功能的eprom盒中長(zhǎng)期保存。

3 plc的抗干擾措施

由于plc是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，應(yīng)該具有很強(qiáng)的抗干擾功能，但是如果環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈或安裝使用不當(dāng)都不能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，干擾會(huì)造成plc誤動(dòng)作或使plc內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失，甚至使系統(tǒng)失控，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取硬件措施再配合軟件措施，以提高plc的可靠性和抗干擾能力。

華菱衡陽(yáng)鋼管廠(chǎng)石油管生產(chǎn)線(xiàn)是華菱衡陽(yáng)鋼管廠(chǎng)為適應(yīng)市場(chǎng)需求新投資建設(shè)的一條生產(chǎn)線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)主要由加厚修磨線(xiàn)、熱處理線(xiàn)以及水處理等組成。

該生產(chǎn)廣泛地應(yīng)用了羅克韋爾自動(dòng)化A-B品牌的產(chǎn)品和技術(shù)，包括1397DC Drive直流傳動(dòng)、1336 Plus II
交流傳動(dòng)、ControlLogix系統(tǒng)、ProcessLogix系統(tǒng)、ControlNet、DeviceNet、EtherNet 。此項(xiàng)目為羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)策略一次較為、典型的應(yīng)用。

二、設(shè)備
加厚修磨包括運(yùn)輸輥道、液壓站、加厚機(jī)以及修磨等組成，使用ControlLogix與Flex I/O共有9個(gè)站點(diǎn)、1 臺(tái)1397 DC
Drive直流傳動(dòng)和3 臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。

熱處理包括運(yùn)輸輥道、液壓站、回火爐、淬火爐、高壓水除磷、水泵站、矯直機(jī)、探傷、DCS系統(tǒng)，使用ControlLogix與Flex
I/O共有22個(gè)站點(diǎn)、DCS采集系統(tǒng)、2臺(tái)1397 DC Drive直流傳動(dòng)和36 臺(tái)1336 Plus II交流變頻器。

ControlLogix系統(tǒng)，采用Logix5550處理器，是32位的總線(xiàn)控制器，其控制能力可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量，不僅能組態(tài)本地框架的輸入模塊，還能組態(tài)控制網(wǎng)上其他遠(yuǎn)程ControlNet的輸入輸出模塊，支持熱插拔。
水處理采用的FlexLogix系統(tǒng)，其使用與ControlLogix系統(tǒng)同樣的組態(tài)編程軟件，支持ControlNet、DeviceNet、EtherNet網(wǎng)絡(luò)。

ProcessLogix系統(tǒng)包括一個(gè)工程師站，兩個(gè)操作人員工作站；ProcessLogix系統(tǒng)使用一天服務(wù)器和兩個(gè)操作人員工作站，用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)控。

三、軟件
工程師站使用RSLogix5000、RSLinx、RSNetWorx for ControlNet、RSNetWorx for DeviceNet，操作人員工作站使用上位監(jiān)控軟件RSView32與RSLinx。

ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器安裝設(shè)置：WINOOWs NT4 for Engling SP6、RSLinx、ProcessLogix R320.0；操作員站安裝設(shè)置：WINOOWs NT4 for SP6、ProcessLogix R320.0。

四、網(wǎng)絡(luò)
隨著自動(dòng)化控制設(shè)備、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)一級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的工廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)采用設(shè)備總線(xiàn)、分布式控制、集中信息管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)大的降低了工程投資，有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)性、可維護(hù)性，縮短了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期，從而獲得了廣泛的應(yīng)用。羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix
可編程控制器、ControlNet、DeviceNet 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是順應(yīng)這種發(fā)展方向開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。

用通訊網(wǎng)絡(luò)代替以往的硬電纜連接，在很多時(shí)候被認(rèn)為不好維護(hù)的方式。因?yàn)橐坏┌l(fā)生故障，常規(guī)工人會(huì)不知如何下手，而要求電氣維護(hù)人員具備的不僅是常規(guī)電氣知識(shí)，還必須具有自動(dòng)化知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。

但網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)可比擬的，系統(tǒng)越大越體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的：
1．設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，減少設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)出錯(cuò)的可能性；
2．減少現(xiàn)場(chǎng)控制柜之間的控制電纜數(shù)量，使施工變得簡(jiǎn)單；
3．減少了柜間控制電纜的校對(duì)工作，使調(diào)試過(guò)程大大縮短；
4．維護(hù)為方便。

正因?yàn)槿绱耍詼p少了投資的三個(gè)要素：勞動(dòng)成本（減少50%），材料成本（減少15%），時(shí)間成本（減少50%）。從而節(jié)省了成本，獲得益：

設(shè)計(jì)（減少20%）―→硬件（減少15%）―→軟件（減少20%）―→驗(yàn)收（減少＞50%）―→維護(hù) (減少＞50%)。

DeviceNet連接1397 DC Drive直流傳動(dòng)和1336 Plus II交流變頻器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其傳輸速率為125—500Kbps，傳輸zui大距離500m，每段節(jié)點(diǎn)數(shù)為64，允許在線(xiàn)熱插拔。DeviceNet支持主從、多主和對(duì)等通訊，用戶(hù)應(yīng)用程序和PC數(shù)據(jù)可以通過(guò)DeviceNet實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效控制，并且網(wǎng)絡(luò)具有24VDC電源，以此可以省去連接每一臺(tái)設(shè)備的供電電源。DeviceNet使用RSNetWorx
for DeviceNet軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理和組態(tài)。DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，通訊簡(jiǎn)單，即插即用，是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)低成本，高性能的網(wǎng)絡(luò)互連。

ControlNet連接主控設(shè)備ControlLogix或ProcessLogix，F(xiàn)lex I/O以及工程師站和操作人員工作站等。ControlNet是一個(gè)開(kāi)放的高速的確定網(wǎng)絡(luò)，它用于傳輸對(duì)時(shí)間有苛刻要求的信息，通訊速度為5Mbps，提供實(shí)時(shí)的對(duì)等的通訊服務(wù)。ControlNet融合了現(xiàn)有遠(yuǎn)程I/O和DH+網(wǎng)的性能，對(duì)于離散和連續(xù)過(guò)程控制應(yīng)用均具有確定性和可重復(fù)性功能，用戶(hù)可自設(shè)定網(wǎng)絡(luò)交換時(shí)間達(dá)毫秒級(jí)，從而大大改善了網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)時(shí)性和快速性，采用生產(chǎn)者/客戶(hù)方式，將傳動(dòng)網(wǎng)絡(luò)針對(duì)不同站點(diǎn)需要多次發(fā)送改為一次發(fā)送多點(diǎn)共享，減少網(wǎng)絡(luò)發(fā)送次數(shù)，從而使網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)。

ControlNet網(wǎng)絡(luò)中的I/O，無(wú)論CPU框架還是遠(yuǎn)程擴(kuò)展框架均通過(guò)通訊模塊掛在ControlNet網(wǎng)上，然后由軟件管理其歸屬，從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和走線(xiàn)十分靈活。

EtherNet 在此用來(lái)連接ProcessLogix系統(tǒng)服務(wù)器與操作員站。

EtherNet 作為信息層網(wǎng)絡(luò)，同樣可以實(shí)現(xiàn)與ControlNet互連，用戶(hù)通過(guò)工廠(chǎng)EtherNet網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，真正地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管控、信息一體化。

羅克韋爾自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)典型的控制系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成，即信息層、控制層和設(shè)備層。但各層之間可靈活運(yùn)用：在設(shè)備層的DeviceNet除連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備外同時(shí)還可以是I/O，同樣在ControlNet同時(shí)也可以是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，ControlNet網(wǎng)也可以用EtherNet來(lái)實(shí)現(xiàn)。

五、調(diào)試、問(wèn)題和解決
由于此系統(tǒng)站點(diǎn)數(shù)以及I/O量較大，我們采用分段的方法，將整個(gè)系統(tǒng)按工藝區(qū)分兩部分調(diào)試。每工藝區(qū)有由中控室往外站點(diǎn)逐一連通，分站點(diǎn)調(diào)試。ProcessLogix部分先調(diào)試服務(wù)器，然后調(diào)試工作站，ControlNet調(diào)試完成后調(diào)試DeviceNet。

調(diào)試過(guò)程中問(wèn)題是難免的，主要有ControlLogix、網(wǎng)絡(luò)以及ProcessLogix方面的問(wèn)題。
ControlLogix及網(wǎng)絡(luò)方面表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1．連接數(shù)的問(wèn)題和解決
ControlLogix系統(tǒng)的控制能力雖然可達(dá)280000個(gè)數(shù)字量/4000個(gè)模擬量，以及ControlNet網(wǎng)絡(luò)每段能達(dá)到99個(gè)節(jié)點(diǎn)。但在使用規(guī)劃時(shí)，還有一個(gè)重要的參數(shù)——連接數(shù)，我們?cè)谡{(diào)試過(guò)程中隨著站點(diǎn)的增加出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)不通，就控制器的處理能力以及網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到，原因就是超出了控制器連接數(shù)。

在ControlLogix系統(tǒng)中連接可以是：
控制器到本地I/O模塊或者本地通訊模塊；
控制器到遠(yuǎn)程I/O模塊或者遠(yuǎn)程通訊模塊；
生產(chǎn)者和客戶(hù)標(biāo)簽
通訊

由于在RSLogix5000里對(duì)I/O模塊組態(tài)時(shí)采用的是I/O模塊直接連接，致使每個(gè)數(shù)字I/O模塊的占用一個(gè)連接，使得連接數(shù)超出。當(dāng)重做I/O模塊組態(tài)采用機(jī)架優(yōu)化連接，這樣一來(lái)I/O模塊的連接壓縮到了一個(gè)機(jī)架優(yōu)化連接內(nèi)，節(jié)省了連接數(shù)量和帶寬。

2．NUT、RPI、帶寬
NUT（Network Update Time）、RPI（Requested Packet
Interval）這兩個(gè)參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中常常影響到網(wǎng)絡(luò)的帶寬，使得網(wǎng)絡(luò)不暢通或效率不高。在理論上來(lái)說(shuō)當(dāng)帶寬在60%~70%網(wǎng)絡(luò)效率較高，當(dāng)帶寬不夠時(shí)就應(yīng)該減少NUT與RPI時(shí)間。另外NUT，RPI之間按一定的關(guān)系來(lái)確定數(shù)值，也能提高網(wǎng)絡(luò)效率減少帶寬，即RPI=2nNUT。

3．安裝
除了軟件設(shè)置，安裝不合格同樣會(huì)引起很多問(wèn)題。

敷設(shè)ControlNet網(wǎng)絡(luò)的RG6電纜保護(hù)要做好。電纜破損，分支器進(jìn)水以及BNC頭做得不好都將影響網(wǎng)絡(luò)的暢通。在網(wǎng)線(xiàn)敷設(shè)好后，分支器不聯(lián)入節(jié)點(diǎn)，裝上終端電阻，測(cè)量分支器聯(lián)入節(jié)點(diǎn)的BNC芯線(xiàn)與外層電阻應(yīng)在37.5 ~43Ω之間，小于37.5則有短路現(xiàn)象，過(guò)大則接觸不好。BNC頭的制作建議使用1786-CTK專(zhuān)用工具制作，在工具箱內(nèi)光盤(pán)中有制作的全過(guò)程的影像文件。

DeviceNet
網(wǎng)絡(luò)采用的五芯屏蔽電纜，注意不要接錯(cuò)，另外當(dāng)電纜接入分接器時(shí)，線(xiàn)頭如不燙錫或不使用接線(xiàn)鼻，很容易斷線(xiàn)引起網(wǎng)絡(luò)不通，所以要特別注意。
Flex I/O中經(jīng)常有能掃描到站點(diǎn)而掃描不到模塊或個(gè)別模塊的現(xiàn)象，這主要是由于使用的安裝軌道不平整或質(zhì)量不高，以至于模塊底座安裝不穩(wěn)，底座之間聯(lián)接不可靠引起。拆下模塊重新安裝到位即可。建議使用質(zhì)量高不易變形的安裝導(dǎo)軌安裝Flex I/O。

4．接地
系統(tǒng)接地的可靠性大家一般不會(huì)忽略，但計(jì)算機(jī)的接地往往會(huì)忽略。當(dāng)計(jì)算機(jī)連接于ControlNet時(shí)，如果計(jì)算機(jī)接地不好，很容易損壞與其連接的CNB模塊。

5．ProcessLogix
ProcessLogix系統(tǒng)關(guān)鍵是軟件的安裝，由于ProcessLogix R320.0 軟件在很多地方與WINOOWs NT4 系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，所以建議從WINOOWs NT4系統(tǒng)安裝開(kāi)始就照著手冊(cè)一步一步安裝，否則可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題。當(dāng)然，如果對(duì)WINOOWs NT4熟悉也不會(huì)有大問(wèn)題。

六、總結(jié)：
在ControlLogix系統(tǒng)要注意：先規(guī)劃，再實(shí)施；調(diào)試中注意連接數(shù)、NUT、RPI、帶寬以及安裝，系統(tǒng)就可以順利地開(kāi)通。

模塊,卡件,控制器,PLC,CPU 輸入模塊 輸出模塊 CPU處理器模塊 AB分銷(xiāo)商 經(jīng)銷(xiāo)商

華東：上海市、江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省、臺(tái)灣省包郵

華北：北京市、天津市、山西省、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)中部 包郵

華中：河南省、湖北省、湖南省 包郵

華南：廣東省、廣西壯族自治區(qū)、海南省、香港特別行政區(qū)、澳門(mén)特別行政區(qū)包郵

西南：四川省、貴州省、云南省、重慶市、西藏自治區(qū)包郵

西北：陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區(qū)、新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)包郵

東北：黑龍江省、吉林省、遼寧省、內(nèi)蒙古自治區(qū)東部包郵