工业网络在纸箱印刷机械的解决方案

Industrial Network Application in Cardboard Box Printing Machinery Solutions

中达电通华南大区FAE 林星华

【摘要】本文主要介绍台达PLC的DeviceNet现场总线和HMI的Ethernet网络如何在纸箱印刷机械上实现网络控制。

【Abstract】This paper mainly introduces the Delta PLC and HMI DeviceNet fieldbus the Ethernet network how in cardboard box printing machine on the network control.

【关键词】PLC；DeviceNet；纸箱印刷机械

【Keywords】PLC;DeviceNet;box printing machine

　　DeviceNet是具有优良施工性能的现场网络，广阔的覆盖应用领域，从终端组件、执行机构、控制器件等都能容易地连接到该网络中，使设备和生产线的设计制造、安装、调试、维护等各个环节都能降低成本和节约时间，同时为客户进一步增加附加价值。

　　1纸箱印刷机械电气控制原理

　　瓦楞纸箱是包装行业不可缺少的材料，在储运环节中担任着重要角色。瓦楞纸箱生产设备要实现楞纸板的多色套色印刷、开槽、模切、半成品纸箱收集等工序。合操作，除了有独立的参数设定和控制，还需要监控其他机台的状况，因此台达HMI的Ethernet方式一机多屏的快速数据传输功能，配合DeviceNet总线网络连接正好满足了该需求。控制示意图如图1。

图1工业网络控制示意图

　　DeviceNet是一种比较合适的工业网络解决方案，采用台达PLC的DeviceNet现场总线实现分散控制的网络整合。这一款纸箱印刷机械每一个机台都有6个或以上的机械定位，由于台达SV系列PLC目前只有4路AB相高速计数器，所以每个机台会用到2台SV的PLC。而每一部分的微小调节都是利用变频器和旋转编码器，配合PLC的高速计数器判断完成，而台达的SV系列PLC和E系列变频器都有相应的DeviceNet现场总线解决方案。如图2所示。

图2  工作示意图

　　每一个机台的PLC通过DeviceNet总线网络连接起来，相互之间交换所需信息，以及控制命令，达到在其中一个机台能够监视各部分器件的状况，控制和调整每一部分机构，或紧急停止远程其他机台的效果。这样做，一方面同时免去繁多的硬接线，另一方面可以在多种产品同类部件间实现互换性的同时，减少配线和安装工业自动化设备的成本和时间。通过DeviceNet总线，可以根据位移实时调整变频器输出频率，调整加减速线性，实现平稳启停，以及配合旋转编码器测量位移位置，达到精确定位的效果。同时监控变频器的工作状况（包括运行状态、输出频率、输出电流、报警内容等）。通过Ethernet网络的触摸屏可以直接设定远程每一个机台的PLC参数，以及收集该机台的工作状况和报警信息。这样通过DeviceNet的直接互相连性不仅改善了设备间的通信，同时提供了相当重要的故障诊断功能，实现了低成本、高性能的工业设备的网络互连。

　　2控制系统构成

　　控制系统配置如表1所示。

　　表1控制系统配置

控制架构图如图3所示。

图3控制架构图

　　由于版面原因，编码器数量不能全部标示出来。另外，各个机构的位置调整，只是在更换生产料号时才动作，因此客户为了节省成本，每个机台只安装2台变频器作调速定位，依靠外部接触器切换各个机构的电机工作，因此每次最多只有2个位置调整机构同时动作。人机界面通过Ethernet网络，先访问DeviceNet控制层的主站送料部PLC，再通过DeviceNet网络访问到各个从站PLC。每一个机台的2个PLC通过RS485的PLC-link方式交换数据。地址（NodeAddress）分配如表2、3所示。

表2  地址分配1

由于设备层是各自PLC站点下属的独立网络，因此可以定义相同的节点地址也不会产生干涉，反而方便编程（例如，套色1到套色4机构相同，都可以使用相同的PLC程序）。

                             表3  地址分配2

3  DeviceNetBuilder软件调试

3.1  通讯连接

      通讯参数设定好后，选择“网络—在线”，即可以搜索网络中的设备，当搜索完毕后，选择00号主站网络，会显示出检测到的网络模块和设备。选择10号主站网络，会显示出检测到的网络模块和设备，如图4所示。

图4  选择10号主站网络，会显示出检测到的网络模块和设备

3.2 模块参数设置

      用鼠标左键双击DNET Scanner主站模块图标，可以进入主站模块的“扫描模块配置”工具，设定从站的扫描列表，以及寄存器的对应设备（地址）映像表：

      分别连接到套色1、套色2、套色3、套色4、开槽、模切、收集的主站PLC，切换到各个设备层网络，并且编辑地址影射表，如图5所示。

图5  编辑地址影射表

      配置好后，将PLC工作模式切换到停止，选择“网络—下载”，将设定好的参数下载到DeviceNet模块中，下载完毕后，再运行重新PLC。检查主站DVPDNET-SL的“MS LED”和”NS LED”指示灯都是绿色，并显示DeviceNet的通讯节点号。这样DeviceNet的设定工作就基本完成。

4   结束语

      该设备整台机器是按照高要求、高速度、高效率、可靠性及安全性而设计制造，最高送料频率是200张/分钟，最大进纸尺寸1200×2400（毫米），能够快速换单，操作调整方便，自动归零和自动复位。所有间隙或定位数字化电动调整。通过人机界面可储存常用订单，实现快速换单操作。而整套设备的技术亮点在于总线网络的应用，一方面简化设备制造的配线工作，减少配线时间，提高配线精确性；在生产现场建造或组装设备时，不再需要特殊配线规则和详细数据，或特殊培训，简化了设备安装工艺；另一个方面提高了设备用户的监控和维护效率，通过总线网络可以减少生产和维护的工作，参数设定完毕后可以通过保存到HMI的配方，减少相同工艺的重复生产的调整和设置工作，使生产工作标准化，便于设备管理。并可以实现快速的网络故障信息诊断，减少系统停机时间。总而言之，工业网络是很好的应用工具。

作者简介：

林星华，出生于1974年2月，毕业于广东工业大学机电一体化专业，具有十多年的自动化领域技术和服务经验，目前就职于中达电通华南大区，负责台达PLC、HMI、AMD、AIC、ASD等机电产品的技术支持。