基于devicenet现场总线的铝热连轧生产线控制系统

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1、全国第十四届轻合金加工学术交流会论文集．165．基于Device．Net现场总线的铝热连轧生产线控制系统朱海涛(中铝西南铝板带有限公司热轧厂，重庆401326)摘要：西南铝“1+4”铝热连轧生产线设计采用基于Device—Net现场总线的控制系统。简要介绍De．vice．Net现场总线的技术特点，系统的构建和调试等。该系统包括7条Device．Net网络，上百个节点，总线长度达2km，实践表明该系统满足了铝热连轧过程自动化的需要。关键词：现场总线；Device—Net；铝热连轧；控制系统现场总线是过程控制、自动化仪表和网络技术

2、不断发展的产物，它的成熟发展把自动化系统推向新的阶段⋯。现场总线是现场设备与控制系统之间的双向数字式、串行、多点通信的数据总线，是应用在底层的一种总线型拓扑网络，广泛应用于石油、化工和冶金等领域。铝热连轧是现代铝加工发展的趋势，集成机电仪、液压伺服和计算机模型控制等技术于一体的铝热连轧过程自动化，也是铝加工的核心技术之一，研究现场总线技术的应用对轧制过程自动化的发展具有重要意义。l现场总线1．1现场总线的定义现场总线是以单个分散的数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，相互交换信息，共同完成自动控制功能的底层

3、控制网络。它的主要特点是：●一对多结构：即一条数字通讯线连接多台设备；●互换性和互操作性；●控制功能分散：现场设备具有检测和操作功能；●开放式网络。目前，主要应用的现场总线类型有Can、Profibus、Device．Net、Hart等。2Device．Net现场总线Device—Net是由美国罗克韦尔公司研发的一种低成本现场总线，它将限位开关、控制面板等工业设备连接到总线网络，构成一种简单可靠的网络解决方案，同时，提供了多供货商同类部件间的可互换性，减少了配线和现场设备安装的成本和时间。Device．Net的直接互连性不仅改

4、善了设备间的通信，而且提供重要的基础级故障诊断功能。2．1技术特点[21(1)Device．Net是一种底层网络系统，其设备具有互换性和互操作性；(2)Device．Net物理层协议定义了拓扑结构及网络元件，典型的拓扑结构是干线．分支方式。通信介质可采用粗型电缆、细型电缆和扁平电缆。总线拓扑如图1所示；(3)Device．Net是一个开放式网络标准，规范和协议都是开放的，任何人都能从ODVA获得，无需购买硬件、软件或授权旧1；(4)Device—Net最多支持64个节点；·166．全国第十四届轻合金Jjnr学术交流会论文集干线

5、终端多口单口终端电阻端子电阻刻兰兰l∑舻陆窭囱囱悃图lDevice-Net总线拓扑图支线(5)Device．Net采用生产者／消费者网络模型，通信功能强大，支持对等、多主或主／从通信结构，支持位选通、轮询、状态改变／周期的I／O数据触发方式；(6)Device．Net通信介质为独立双绞线，总线长度随网络传输速度而定，支持不同规格的电缆。电缆的选用如表1所示[41；蓉k篓b／兰———葛霪_————王鼍囊于鱼—T曩主惹信速率粗型细型扁平‘：。==，^s电缆”“⋯1(7)支持设备的热插拔，可带电更换网络节点，在线修改网络配置；(8)

6、Device．Net定义了两类不同的报文：显式报文和I／O报文。3铝热连轧控制系统结构铝热连轧控制系统具有控制区域大、功能多且相互交叉等特点，因此，基础自动化系统采用处理能力强的快速CPU，并采用多CPU控制器及多控制器系统。控制器按区(粗轧区、精轧区等)构成控制器群，由高速TC．Net将各控制器连接成一个控制器群网。根据热连轧自动化系统的功能，采用区域控制器群和高速通信网结合的分级计算机控制系统结构。基础自动化级采用多CPUPLC系统和Device．Net、FlexI／O、现场执行设备及传动系统等组成。控制系统结构示意如图2

7、所示。4Device．Net在铝热连轧控制系统中的应用4．1Device．Net的系统架构由于铝热连轧现场被控设备数量多，区域分散，生产线距离长，控制点多，根据基础自动化级的功能，采用Device．Net为底层网络，完成对现场设备的控制。系统典型结构如图3所示。在本系统中共有7条Device．Net总线：RM操作台1，主要连接粗轧操作台按钮、指示灯等；RM操作台2，主要连接150mm剪、60mrn剪操作箱；RM主控系统，主要连接粗轧区辊道MPP柜及粗轧机机架设备MCC；RM介质系统，主要连接粗轧区MCC柜；FMP／P系统，主要

8、连接精轧主操台和精轧本地操作箱；FM主控系统，主要连接精轧区的辊道控制MPP及精轧机机架设备MCC柜；FM介质系统，主要连接精轧介质系统MCC柜，GP操作面板、按钮和指示灯等。现场全国第十四届轻合金jjn-r-学术交流会论文集电机围2热连轧自动化系统结构示意图图3典型的Dev