通讯网络在橡胶机械上的应用

乘用子午线轮胎的关键生产设备、大型轮胎厂进行纤维帘布贴胶压延生产的主要设备——大橡塑牌XY-4S1730C/XY-F4S1730C橡胶四辊压延生产线日前荣获中国机械工业科学技术一等奖。

 
　　该生产线是大连橡胶塑料机械股份有限公司自主研发的，具有技术先进、结构新颖、性能可靠、传动平稳、生产效率高、制品精度高、节能降耗、噪声低和操作方便等优点，主要性能指标尤其是整线恒张力控制、纤维帘布密度分布均匀性、制品精度的补偿措施、帘布进主机贴胶前的温度和湿度控制等，达到国际同类产品先进水平。

系统说明：

该套控制系统的PLC为施耐德公司的Premium系列的集成了以太网和Canopen总线接口的CPU－－－－TSX574823，HMI为施耐德公司的XBTG5330，该HMI集成了以太网接口，远程IO为菲尼克斯公司的支持Profibus-DP总线的分布式IO。变频器和伺服驱动器均为施耐德产品。在该套电控系统中，信息层的主站PLC和HMI信息交换部分我们使用的是以太网通讯，控制层的和远程IO的通讯部分我们采用了Profibus-DP总线，而设备层的控制变频器部分用的是Canopen总线，控制伺服驱动部分我们采用的是运动控制网络SERCOS（光纤环网）。

下面为几种通讯方式的简单介绍：

以太网：

如表1：网络通讯通常有7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。通过TCP/IP的通讯方式，不同的工控产品供应商虽然在物理层和数据链路层都遵循IEEE 802.3标准，并且与TCP/IP兼容，但是由于通过不同的通讯协议，对不同的层进行操作。导致了不同的供应商提供的产品互相之间不能操纵的局面，鉴于这种情况，我们的PLC和HMI选用了具有相同应用层协议的产品，即应用层都支持Modbus协议的产品。通过这种通讯方式，HMI和PLC可以通过双绞屏蔽线（电缆的长度不超过50米）以10Mb/s的速度进行数据交换。该通讯速率完全能满足需要对大数据量、高速度数据交换的场合要求。

在该系统中，通过简单的IP地址分配就可以使用以太网进行同信息层的数据传输，我们在人机界面中可以对整台机器状态进行监视，对报警和错误进行处理，还可以通过简单的操作完成配方的切换，来达到生产不同规格轮胎的目的，从项目的实施效果来看，以太网完全能够满足我们预期的大数据量，高速度实时通讯的要求。

技术特点：

·以太网超大的带宽、
·标准化的物理层和数据链路层
·在工厂（信息层）中的广泛的流行程度

现场总线：

1． Profibus-DP 总线

PROFIBUS根据不同的控制要求有多种系列，其中PROFIBUS-DP可实现高速传输，适用于分散的外部设备和自控设备之间的高速数据传输。采用RS485通信标准，传输速率从9.6Kbit/s到12Mbit/s，传输距离100～1200m（与传输速率有关）。物理介质通常采用双绞屏蔽电缆，总线接头采用9针D型插头接线，方便简单、容易扩展。PROHBUS-DP是以令牌传递方式工作的总线，即在一个逻辑环中，主站成为一个确定时间窗口的令牌保持者，在这个时间窗口内，拥有令牌的主站能与其他从站通信，其数据链路协议是主从方式的令牌传递，主站与从站之间以主从方式通信，各主站之间由令牌协议决定总线数据发送权。

在该系统中，考虑到机器比较复杂、数字量点多且分散的特点，我们选用了使用PROFIBUS-DP通讯协议的菲尼克斯分布式IO的方案，通过各从站相对集中的数据采集，和各从站和主站之间的相对分散，我们很好地解决了线路搭接复杂，效率低的问题。

技术特点：

·PROHBUS-DP是以令牌传递方式工作的总线
·较强的抗干扰能力
·良好的产品兼容性

2． Canopen总线

Can是由ISO定义的串行通讯总线，由德国Bosch在1980年为汽车行业而研发,如今已广泛应用于工业控制领域, CAN-bus网络采用直线拓朴结构，总线的2个终端需要安装120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2，中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。对于分支连接，其长度不应超过0.3米；如果应用CAN-bus高层协议，将有更严格的要求。CANopen 是CAN应用层协议，它基于信息广播的通讯概念 :每一个连接到总线的站点都在接收其它站点的信息.然后决定他们的动作,是否回答相关指令。 CAN 协议授权所有的站点同步访问总线。然后根据 COB-ID ( each request is sending with a COB-ID )给予优先权。

在该系统中，变频器ATV31的控制部分（如图2），考虑到节省模拟量模块和接线简便，我们选用了使用变频器自身支持的总线方案，通过SDO和PDO的有机结合，我们使用发送命令字，监控状态字的方法，使调速控制变得更加简单。