DeviceNet在球团控制系统中的应用

DeviceNet在球团控制系统中的应用

王刚

（河钢集团唐钢公司信息自动化部，河北唐山063000）

摘要：介绍了DeviceNet总线技术在球团生产线中的应用。通过详细描述DeviceNet网络的功能和配置，以及如何实现球团控制工艺的要求，展现了总线技术在工业生产中的重要地位。

关键词：球团生产线，DeviceNet，总线技术，HMI，控制网，设备网

1.引言

唐钢青龙球团生产线的主要工艺是精矿粉在精矿库内按照比例进行配矿，经过高压辊压机增加精粉比表面积，到配料室进行二次配料，到混合机进行混匀，再根据水量调整进行造球。生球经过链篦机干燥、预热，回转窑内焙烧，环冷机内冷却、氧化，成品球经皮带运至成品仓。如图1所示。

为了满足生产控制的需要一般采用PLC控制系统，唐钢青龙球团生产线采用美国AB控制系统，分为控制网和设备网。控制网主要负责五大系统的PLC远程环网控制，设备网负责所有现场电气设备的控制。由于采用DeviceNet总线技术负责设备网的控制，就能全面掌控所有联网的电气设备的运行状态，使得生产线控制全面，信息及时，安全稳定。

图1氧化球团工艺流程图

2.DeviceNet控制技术的具体应用

2.1简单介绍

为了实现电气设备的自动控制，同时随时可以采集设备的运行状况，DeviceNet控制技术在工业生产中非常广泛。DeviceNet现场总线是一种开放的网络解决方案。它将可编程控制器、操作员终端、传感器、光电开关、电动机起动器、驱动器等现场智能设备连接起来，减少了I/O接口和布线数量，实现了工业设备的网络化和远程管理。由于采用了许多新技术及独特的设计，与其它现场总线相比，它具有突出的高可靠性、实时性和灵活性。

其主要技术特点可归纳为：

1、短帧传输，每帧的最大数据为8个字节

2、无破坏性的逐位仲裁技术

3、网络最多可连接64个节点

4、数据传输波特率为128kb/s、256kb/s、512kb/s

5、点对点、多主或主/从通信方式

6、采用CAN的物理和数据链路层规约

2.2球团生产线的电气控制系统

整个生产线包括5个控制系统，每个系统都使用一套ABControllogix5000PLC系统，在每个PLC系统内部，控制柜之间使用ControlNet网络（简称C网）连接。有一个控制柜使用C网网线连接到与它对应的配电室，使用1788-CN2DN网关连接配电室内的所有电气设备（包括工频设备、变频器和软启动器等）。在网关下面使用DeviceNet网络（简称D网），采用现场总线协议标准，并使用专用网线进行连接。

D网的电气设备使用ABDSA（电动机起动器）、ABE3（过载继电器）、ABFlxeSMC系列（软起动器）和ABPowerFlex系列（变频器）与1788-CN2DN进行网络通讯。每个PLC系统采用并联连接几个CN2DN网关，通过硬件开关配置网关地址后，在每个网关下面配置电气设备，也必须使用硬件开关分配D网地址。

采用D网配置的系统，可以实现远程控制现场设备，实时采集电气设备的各种参数（包括：断路器状态，接触器状态，远程/本地状态，脱扣状态，故障代码，电流，电压等参数）。这就为生产操作员及时掌握现场设备的运行方式提供了依据，可以提高生产率和节约能源指标。下面是典型的D网配置图，如图2所示：

图2DeviceNet网络示意图

2.3使用DeviceNet组态软件配置网络

（1）在电气设备使用D网全部连接到1788-CN2DN网关后，通过PLC系统的C网与CPU进行通讯。然后在HMI电脑上打开RSNetWorxforDeviceNet软件，新建一个文件“选择*.dnt文件类型”，然后点击Online，选择网关的地址（比如：192.168.0.251），在扫描出CN2DN网关后，选择下一层的DNet设备，开始扫描DNet的网络设备。等待扫描结束后，开始配置每个DeviceNet设备的参数。

（2）配置网关参数前，需要上载当前网关的默认配置，根据PLC系统的配置情况定义扫描器属性。根据网关的型号，配置输入输出内存的存储方式(16位或32位)。对于1788-CN2DN网关使用32位DWORD的存储方式。打开Scanlist把需要的设备添加到扫描列表上。

图3配置网络设备参数

（3）确保网关处于空闲模式，需要在Logix5000软件上禁用网关O.CommandRegister.Run位。配置完所有网络上的设备后，需要上载整个网络并保存成D网配置文件。

（4）有两种方法下载网关配置：

<a>使用RSNetWorxforDeviceNet软件，打开此网络的参数备份文件，然后选择Online，然后右击新换的网关，在弹出的快捷菜单上选择DownloadtoDevice，下载配置。

<b>使用手操器，选择CopyCAT，选择HIM->Device，下载配置。

2.4优化DeviceNet网络的性能

进行网络配置和编程时，尽量使用默认设置。一旦DeviceNet网络开始运行后，根据现场设备的数据传输状态，确定是否需要提高性能。

（1）现场中某个特殊设备需要优先进行数据交换的，把此设备的I/O参数更改为ChangeOfState（COS：状态更改模式）。

（2）如果多个设备仅作为输入端，那么更改设备I/O参数为Strobed

（选通模式）。

（3）如果多个设备发送或接收大量数据（如PanelView操作员终端），更改每一个这种设备的I/O参数为Polled（轮询模式）。

对于唐钢青龙球团生产线，由于现场电气设备需要发送现场状态和随时接受PLC指令，所以采用Polled轮询模式，经过调试满足生产工艺的要求。如图

图4三种网络优化方式

3.总结

自唐钢球团生产线投入生产以来运行稳定，现场设备在线数据的采集、分析和控制得到了很大提升，为设备点检系统提供了数据平台。由于采用DeviceNet总线技术，提高了网络优化能力，很少发生系统故障，对于现代工业生产线的稳定运行和全面智能化很有借鉴意义。

【参考文献】

[1]罗克韦尔自动化（中国）公司.DSAIO用户手册，出版号100-UM005A-ZH

[2]罗克韦尔自动化（中国）公司.1788-CN2DN用户手册，出版号1788-IN052D-EN-P

[3]罗克韦尔自动化（中国）公司.Logix5000?控制系统中的DeviceNet模块，出版号DNET-UM004A-ZH-P

[4]夏继强、刑春香.现场总线工业控制网络技术.2005，ISBN7-81077-564-2，北京航空航天大学出版社