現場總線在發動機缸體生產線上的應用

1 引言
可編程序控制器（plc）現場通訊網絡是plc開發應用的一個重要方向，能使plc在工業現場獲得了更大應用效益。當前，可通信低壓電器執行的現場總線標準種類較多，其中composbus/s現場總線是一種應用廣泛的可連接底層各種傳感器和執行器等設備的開放式現場總線。歐姆龍公司sysmac cjplc是一種小型、數據高速傳送的新型plc，根據需要可以作為主站配置成composbus/s總線現場通訊網絡。下面介紹它在柴油機公司發動機缸體生產線上的應用。

2 生產線的組成
柴油機公司發動機缸體的190至210工序由五臺專機和輸送裝置組成一條生產加工線。五臺專機由輸送裝置統一上下零件。該生產線要求每臺機床不僅能夠單獨調整、單機自動循環加工，而且要求五臺機床可聯動同時加工，一個操作者在第一臺機床操作臺上操作，就可以實現對五臺機床同時操作。這就要求，五臺機床之間的相關聯鎖信號進行相互傳遞，因此對電氣控制系統提出了很高的要求。

3 控制系統總體方案
電氣控制系統的設計遵循的原則
（1） 系統應具有先進性;（2） 穩定可靠;（3） 安全性;（4） 可擴展性;（5） 可維護性和可操作性;（6） 經濟性;（7） 使用的習慣性。

根據生產線的特點和對電氣控制系統的要求，我們采用現場總線分布式控制方案。即改變以前采用i/o摸板及控制器件全部在一組電控柜內的集中控制方式，將控制器件分散到各個單機，通過總線將它們與主控柜的plc連成統一的電氣控制系統。

3.1 composbus/s現場總線的特點
（1） 是機械系統中完善的高速開/關總線。
（2） 專用電纜省配線，無需端子轉換單元，方便了安裝。
（3） 當連接pc、從站和i/o設備時和配線一樣可節省每個系統建立和維護的費用和時間;
（4） 易于連接傳感器和從站單元;
（5） t分支允許簡單的系統擴展;
（6） 循環周期至多1ms,可擴至32個從站，256個i/o點。

3.2 硬件的選型
電控柜的控制核心全部選用歐姆龍公司的plc產品，在性能、速度等方面滿足要求的情況下，追求最優的性能價格比。因此plc選用cj1m及cpm2ah系列，現場總線選用composbus/s，主站單元為cj1w-srm21，從站鏈接單元為cpm1a-srt21。為減少信號反射并使網絡通信穩定，在干線的兩端連接終端電阻srs1-t，主站中央處理器（cpu）選用cjim-cpu11，電源單元選用cj1w-pa202。

3.3 系統主要功能
按照“集中管理、綜合監控、分段控制”的設計原則，根據缸體線的實際情況，采用composbus/s總線連接各分布式i/o站、操作面板等，通過具備現場總線接口的主控制器（cj1m）實現對各工藝段設備的組合和單機控制，以此滿足生產要求。
（1） 自動控制功能。按工藝要求，可實現對缸體線的順序控制、啟動、停機、故障停機、報警等。
（2） 手動/自動切換功能。一般情況下，系統運行是在自動控制狀態下。當需要對設備進行檢修、保養、調試等工作時，可將系統由自動狀態切換到手動狀態，通過設備的特定按鈕，實現對設備的獨立啟停操作。
（3） 具有多種安全措施。對控制系統上的每個控制回路、每臺電機、每個動力回路、每個電控柜都設有多級保護措施，對人身、設備可萬無一失。
（4） 具有自動故障診斷及報警功能，以及必要的故障自動處理能力。出現故障時，有報警燈指示。

4 compobus/s現場總線的控制方式

4.1 composbus/s總線結構
composbus/s總線接線如圖1所示:

4.2 composbus/s總線配置
機床1作為主站，機床2到機床5作為機床1的從站。
（1） 每個srt聯接字為8個點input，8個點output，并且分配各自的節點號。
（2） 接線為雙芯vctf電纜，通信波特率為750kbps,最大通信距離為100m。
（3） 地址分配:srt21上的dip開關用于設定節點號和保持或消除通信輸出錯誤。
節點號的設定如表1:

機床2上的cpm1a-srt21的節點號為0。
機床3上的cpm1a-srt21的節點號為1。
機床4上的cpm1a-srt21的節點號為2。
機床5上的cpm1a-srt21的節點號為3。

4.3 從站輸入地址輸出地址分配
機床2到機床5選用的都是60點的plc（cpm2ah-60cdr-a），從站cpm1a-srt21輸入地址分配為003，輸出地址分配為013。當cj1w-srm21內的dip開關的第一腳為off時，cjim中每個機床的輸入、輸出地址分配如表2:

4.4 主站、從站的信號傳輸
機床2、機床3、機床4、機床5中的總停信號要傳輸到機床1中同時接收機床1輸出的總停信號，機床2到5的plc程序如圖2所示:

機床1接收機床2到機床5的總停信號同時傳輸總停信號到各機床，機床1中的plc程序如圖3所示。

其中009為各臺的總停信號（總停按紐），各臺的輸出地址都為1300，它們輸入到機床1中的地址分別為2004.00，2004.08，2005.00，2005.08。機床1輸出到各臺的總停信號的地址分別為2000.02，2000.10，2001.02，2001.10，輸入到各臺的地址為302。
正常情況下，009不閉合，1300輸出為1，2004.00，2004.08，2005.00，2005.08接通，2000.02，2000.10，2001.02，2001.10輸出為1，各機床的302接通，主控信號為1，各臺正常工作。當某一臺出現故障，按下急停后，1300輸出為0，2004.00，2004.08，2005.00，2005.08斷開，2000.02，2000.10，2001.02，2001.10輸出為0，各機床的302斷開，主控信號為0，各機床都停止運行，直到故障解除。其它信號的傳遞原理與此相同。

5 結束語
總線技術的應用，大大減少了電氣布線，不僅省料省工，而且信號的傳遞安全快捷，降低了電控系統的故障率，具有顯著的綜合效益。