羅克韋爾自動化基于現(xiàn)場總線控制

無塵紙是一種高附加值的新型衛(wèi)生用品。它具有卓越的高吸濕性、可靠鎖水性、衛(wèi)生安全性等優(yōu)點，廣泛應用于婦女衛(wèi)生巾、成人尿失禁、嬰兒紙尿褲等產(chǎn)品領(lǐng)域。為滿足亞太地區(qū)對無塵紙日益增長的市場需求，世界無紡布行業(yè)巨頭英國BBA集團于1999年在中國天津投資成立了博愛(中國)膨化芯材有限公司;并安裝了目前世界上最先進的干法造紙(無塵紙)生產(chǎn)線，于2001年秋正式投產(chǎn)，年生產(chǎn)能力16000噸。

2. 干法造紙(無塵紙)生產(chǎn)工藝簡介：

干法造紙要求十分嚴格穩(wěn)定的生產(chǎn)條件，與傳統(tǒng)的濕法造紙技術(shù)完全不同。其核心是漿粕氣流成網(wǎng)技術(shù)。基本工藝過程是：在恒溫、恒濕、恒氣壓的環(huán)境中利用氣流成網(wǎng)技術(shù)，按照不同比例配比開松成單纖維狀態(tài)的木漿纖維板、合成短纖維、PE(聚乙烯)粉末和SAP(超級吸濕粉末)等原料，從它們各自的原料準備區(qū)域，經(jīng)過設(shè)備自動測算和計量，然后用風機管道氣流傳輸方法使它們輸送到成型站。各種原料在成型站的成型頭內(nèi)充分混合后，靠真空吸附均勻地凝集在成網(wǎng)皮帶上，再經(jīng)過噴膠、熱風加熱/熔化、熱壓、反面噴膠、熱風加熱/熔化，冷卻、打卷，分切等過程，生產(chǎn)出優(yōu)良產(chǎn)品。

各種原料經(jīng)過從成型站成型直到成品打卷要經(jīng)過10條不同的輸送皮帶。針對不同的產(chǎn)品，不但要求各原材料的進給量，風機速度，傳動電機速度等連續(xù)可調(diào)節(jié)，而且驅(qū)動速度和轉(zhuǎn)矩更要求嚴格準確，否則將對產(chǎn)品質(zhì)量造成重大影響。

3.控制系統(tǒng)簡介

我公司干法造紙無塵紙生產(chǎn)線全套從歐洲進口,是目前本行業(yè)內(nèi)最先進的設(shè)備。其控制系統(tǒng)根據(jù)美國羅克韋爾公司的全方位自動化的理念而設(shè)計的開放式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)及設(shè)備。三層網(wǎng)絡控制系統(tǒng)貫穿于整個生產(chǎn)控制區(qū)域。實現(xiàn)了從信息層(Ethernet) 到控制層(ControlNet)和現(xiàn)場層 (DeviceNet) 的無縫連接。

五臺裝有RSview32和RS logix5軟件的A-B 工業(yè)PC機安裝在中控室內(nèi)，它們的以太網(wǎng)接口都連接到HUB上。該網(wǎng)通過HUB還與企業(yè)Intranet相連，通過TC P/IP協(xié)議組成Ethernet網(wǎng)絡，構(gòu)成信息(管理)層

生產(chǎn)線控制層由具有以太網(wǎng)功能的八臺A-BPLC5和一臺A-B SLC500可編程序控制器組成，它們都安裝在MCC(馬達控制中心)室內(nèi)的控制柜內(nèi)，分別控制九個工藝區(qū)域。它們的以太網(wǎng)接口都通過媒體轉(zhuǎn)換設(shè)備經(jīng)光纖連接到中控室的集線器(HUB)上。

各臺可編程序控制器除掛接本地及遠程I/O模塊、Panel View人機界面等裝置外，都安裝了DeviceNet掃描器(1771-SDN或1747-SDN)，并通過DeviceNet通訊模塊(1336-GM5,1203-GK5，1794-ADN等)下掛現(xiàn)場智能設(shè)備，如變頻器，電機軟起動器，F(xiàn)lex I/O,9000系列光電開關(guān)等組成DeviceNet設(shè)備網(wǎng)，實現(xiàn)了對現(xiàn)場級裝置的有效控制。

4. DeviceNet變頻器設(shè)備網(wǎng)硬件組成和軟件組態(tài)及控制實現(xiàn)。

DeviceNet網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，實時性強，它采用生產(chǎn)者/客戶模式，提供了強有力的故障診斷與排除能力，是一種理想的設(shè)備層現(xiàn)場總線。

下面以PLC5-40/E為例子，介紹變頻器設(shè)備網(wǎng)的連接方法。PLC5本地機架上都安裝了DeviceNet掃描器模塊(A-B 1771-SDN)，它有兩個通道，每個通道最多可以外接64個站。每個PLC利用本機網(wǎng)絡掃描器通過DeviceNet通訊適配器 (1203-GK5或1336-GM5，) 來下掛本控制區(qū)域的各臺現(xiàn)場總線設(shè)備。這些站點主要包括：A-B 變頻器(1336F，1336E，160SSC系列，)A-B電機軟起動器(SMC 150系列)等。

我公司采用的是雛菊鏈(Daisy　Chain)的環(huán)行連接形式的物理拓撲結(jié)構(gòu)。，利用Belden標準圓形五芯屏蔽通訊電纜將各個站點連接起來。在首尾終端兩站分別安裝了終端電阻(121Ω，1%，1/4W)。 如下圖1所示，雛菊鏈拓撲結(jié)構(gòu)的DeviceNet變頻器設(shè)備通訊網(wǎng)絡示意圖

圖1：雛菊鏈拓撲結(jié)構(gòu)的DeviceNet變頻器設(shè)備通訊網(wǎng)絡示意圖

我廠的設(shè)備分布比較分散，某些站點之間相距較遠。因此所有DeviceNet網(wǎng)絡的傳輸速率都設(shè)定為125KBPS, 以確保通訊可靠。

網(wǎng)絡硬件連接好后，就可以利用設(shè)備網(wǎng)RS-232-C的PC接口適配人器(1770-KFD)或設(shè)備網(wǎng)PC卡(1784-PCD)來實現(xiàn)PC機與PLC的設(shè)備網(wǎng)掃描器的通訊.

DeviceNet的管理軟件RS Networx for DeviceNet 是基于Windows平臺的軟件，利用它可以組態(tài)設(shè)備網(wǎng)并進行項目管理和網(wǎng)絡故障診斷等。它支持A-B及第三方設(shè)備組態(tài)電子數(shù)據(jù)表(EDS)。

組態(tài)過程中,首先應組態(tài)掃描器，設(shè)置掃描器與PLC之間的I/O地址界面，建立掃描器與各站適配器之間的通訊。組態(tài)網(wǎng)絡上各個站時，先要定義各個站的地址(即站號)。站的地址可以不連續(xù)，但要與各站通訊模塊的DIP開關(guān)設(shè)定相一致。

對于變頻器、軟起動器等設(shè)備類站點，我們采用顯式報文(Explicit Message)的形式，分配PLC和各站之間發(fā)送/接收的字長;定義通訊方式(我們定義為polled 方式,每個掃描周期);建立變頻器與PLC之間對應的“軟”I/O關(guān)系。再通過PLC5的編程軟件RSlogix5編制出塊傳送(BTR/BTW)命令，實現(xiàn)PLC對設(shè)備網(wǎng)上工作站I/O信息采集和控制。PLC控制程序就可以根據(jù)各站的工作狀態(tài)向各站發(fā)出控制命令，以達到工藝要求。

由于我公司的各PLC都連接到Ethernet上，網(wǎng)上中控制室內(nèi)有Rsview32監(jiān)控工作站。各顯示器可顯示出RS view不同工藝區(qū)域的監(jiān)控界面。在中控室既可以控制全廠的設(shè)備，也可查看各站點的當前工作狀態(tài)，變頻器驅(qū)動的裝置速度可以連續(xù)設(shè)定和調(diào)節(jié)，人機界面非常友好。

通過DeviceNet設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡，一百三十余臺變頻器分布在兩個馬達控制中心(MCC)室，這就實現(xiàn)了對變頻器和電動機的集中控制，統(tǒng)一管理。( 如圖2所示：MCC 室內(nèi)DeviceNet變頻器網(wǎng)絡一角 注:圖中黃色電纜是網(wǎng)絡通訊纜)

圖2: MCC 室內(nèi)DeviceNet設(shè)備網(wǎng)變頻器網(wǎng)絡一角

5.變頻器的應用。

設(shè)備網(wǎng)上的驅(qū)動設(shè)備根據(jù)工藝要求和特點，全部采用了A-B公司的變頻器，尤其大多數(shù)是1336系列變頻器。下面針對不同的功能和應用做進一步的介紹。