采用DeviceNet 现场总线控制技术的无尘纸生产线网络控制

1． 引言：

无尘纸（又名膨化芯材）是一种高附加值的新型卫生用品。它具有卓越的高吸湿性、可靠锁水性、卫生安全性等优点，广泛应用于妇女卫生巾、成人尿失禁、婴儿纸尿裤等产品领域。

由于DeviceNet设备网是基于生产者/客户网络模式，它使控制数据能够同时到达网上的各个站点单元，网络利用率高；它允许状态切换的报文发送，可以实现更快的响应，有效地减少了网络通讯量。周期性的报文发送，提供了更好的确定性；对等通信，允许数据和状态信息在设备间进行交换；这些优点都为更高的生产率提供了有力保障。

2． 无尘纸生产线的开放式网络控制结构：

我公司无尘纸生产线全套从欧洲进口,是目前本行业内最先进的设备.其控制系统吸收了美国罗克韦尔公司的全方位自动化的理念，贯穿其Netlinx体系的各级网络。

图1罗克韦尔自动化通讯网络示意图

实现了从信息层(Ethernet)到控制层（ControlNet）和现场层(DeviceNet)的无缝连接。如图1所示.

无尘纸要求较为严格的生产工艺条件，它属于一种干法造纸(Dry Forming)的过程。其基本工艺过程是：在恒温、恒湿、恒气压的环境中将粉碎的木浆、纤维、SAP、PE 粉末等原材料通过成型站均匀成型，再经过喷胶、加热/熔化、热压、冷却、分切、打卷等过程，制造出合格产品。

我公司的生产线控制层共包括九台具有以太网功能的A-B PLC5(八台)和A-B SLC500（一台）可编程序控制器。它们分别控制：空调(Main Air condition)、原材料准备(Raw material preparation)、松卷机(Tissue Unwinder)、热油加热系统(Hot oil System)、过滤包装系统(Main Filter system)、主线控制系统(Main Line)、打卷系统(Reel)等九个工艺区域。

其中六台PLC安装在位于厂房中部的马达控制中心MCC1房间的PLC控制柜内。各PLC的以太网接口都通过双绞线连接到PLC柜内的集线器（HUB）上。另三台PLC安装在设备现场的控制柜内，它们的以太网接口都通过光纤也连接到MCC1的集线器（HUB）上。

五台装有RSview32软件的A-B 工业PC机安装在中控室内，它们的以太网接口都连接到中控室一个HUB上，再通过一根光纤也连接到PLC柜内的HUB上。该网通过HUB还与企业Intranet相连，这样一来，通过TCP/IP协议组成Ethernet网络，构成信息（管理）层。（ 如下图2 所示：控制层和信息层网络示意图）

各台可编程序控制器除挂接本地及远程I/O模块、Panel View人机界面等装置外，大多安装了DeviceNet扫描器（1771-SDN或1747-SDN），并通过DeviceNet通讯模块（1336-GM5,1203-GK5，1794-ADN等）下挂现场智能设备，如变频器，电机软起动器，Flex I/O,9000系列光电开关等组成DeviceNet设备网，实现了对现场级装置的有效控制。

3．DeviceNet 的功能及特点：

DeviceNet 是基于CAN-BUS技术的一种现场总线，它是一种开放型的，符合IEC61158国际现场总线工业标准的通讯网络。

DeviceNet 用于现场设备与PLC之间的通讯网络，传输速率可设定为125、250、500KPBS，传输最大距离为500米，最多节点（站点）为64个，允许在线组态和带电热插拔。

DeviceNet支持主/从、多主、对等等通讯方式。用户的PLC可以利用控制程序及上位PC机的数据，通过DeviceNet网络实现对现场设备有效监控。

DeviceNet 可以用罗克韦尔公司的RS Networx for DeviceNet 或DeviceNet Manager 软件进行网络组态和管理。

DeviceNet网络结构简单，实时性强，它采用生产者／客户模式，提供了强有力的故障诊断与排除能力，是一种理想的设备层现场总线。

4．无尘纸生产线Devicenet 网络的物理构造。

我公司DeviceNet网络以四台A-B PLC5-40E和一台SLC5/04为主机。PLC机本地机架上都安装了DeviceNet扫描器模块（A-B 1771-SDN或1747-SDN）。1771扫描器有两个通道，每个通道最多可以外接64个站（一般应接63个）。每个PLC利用本机网络扫描器通过DeviceNet通讯适配器 (1203-GK5,1336-GM5，1794-AND等)来下挂本控制区域的各台现场总线设备。这些站点主要包括：A-B 变频器（1336F，1336E，160SSC系列，）A－B电机软起动器（SMC 150系列） FLEX I/O（1794系列）； ARMOR Block防护型I/O组件,9000系列光电开关等。

典型的DeviceNet网络采用干线／支线物理结构形式。而我公司采用的是雏菊链（DaisyChain）的环行连接形式，利用Belden标准圆形五芯屏蔽通讯电缆将各个站点连接起来。( 如下图3所示，雏菊链的DeviceNet设备通讯网络；以变频器网络为例)

由于我厂的设备分布比较分散，某些站点之间相距较远。尤其是一些现场站点，相距离超过100米。因此所有DeviceNet网络的传输速率都设定为125KBPS, 以确保通讯可靠。除了分布式I/O, 人机界面和传感器等站点位于生产现场外,一百余台变频器的DeviceNet网络系统分布在两个马达控制中心（MCC）室，这就实现了对电动机的集中控制，统一管理。（ 如图4所示：MCC 室内DeviceNet变频器网络一角 注:图中黄色电缆是网络通讯缆）