工业网络在田野和公共汽车上工作

随着数字工业网络在应用程序中编织,应用这些技术的人很难想象没有这些技术的情况下会如何工作。然而,对于操作者来说,网络在油田(控制工程,1998年7月,第114页)、城市公共汽车以及制造业和加工业中不被注意时最能发挥作用。

通过Mark T. Hoske,控制工程 一九九八年九月一日
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  • 设备级网络

  • 基于pc的控制

  • 可编程逻辑控制器

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Interbus连接英国的福特
CANopen操作机器人控制器
能/能开放福利机器人
ControlNet加速胡萝卜处理
ControlNet帮助处理胡萝卜

随着数字工业网络在应用程序中编织,应用这些技术的人很难想象没有这些技术的情况下会如何工作。然而,对于运营商来说,网络在不被人注意的时候得到了最好的评价。控制工程(1998年7月,第114页),在城市公共汽车上,在制造业和加工业。

数字工业网络正在扩展到其他应用领域。例如,今年早些时候,WorldFIP (Nancy, France)网络向下延伸到设备级网络。该组织报告称,设备WorldFIP开发工具包的初始销售强劲。

Echelon公司(Santa Clara, california)和思科系统公司(San Jose, california)在6月份达成协议,将共同开发技术,将Echelon控制网络与基于互联网协议(IP)的数据网络连接起来,以避免“昂贵的租用线路电话网络,并增加关键业务流程控制系统的网络管理可见性”。C3通信公司是位于德克萨斯州奥斯汀的一家中央和西南电力公司的子公司,该公司正在计量自动化和电信服务中使用LonWorks网络和思科产品。

CANopen现场总线已经跳上了“总线”。

公交车制造商Neoplan(德国斯图加特)开发了一种用于公共交通的混合动力公交车。CANopen与两个伺服控制器通信以驱动车轮,一个伺服控制器用于转向,一个频率控制器用于电池。

其他Profibus, CANopen, ControlNet,现场总线基金会和Interbus应用说明如下。有关“网络化I/O策略……”的更多信息,请参阅相邻的“网络年”文章。

这里只提到了几十个网络中的几个,但我们有兴趣了解其他网络,特别是以太网在制造和过程控制中的使用。通过电子邮件向mhoske@cahners.com

欲了解更多信息,请访问www.globalelove.com/info:

Profibus在波鸿生产欧宝

位于德国波鸿的亚当欧宝公司的生产线每天生产1200辆欧宝阿斯特拉汽车。数亿德国马克的投资已导致环境生产、工作场所人体工程学和生产力的改善。

1994年,欧宝决定在所有欧洲工厂的车身外壳生产现场标准化Profibus开放式通信。现在,Profibus已成功应用于大多数领域,包括冲压车间、车身外壳生产、涂装车间和总装。在波鸿使用Profibus的成本节省和灵活性意味着数字工业网络现在将安装在欧洲欧宝/沃克斯豪尔集团的其他工厂。

冲压车间,车身外壳

波鸿工厂每月使用超过22,000吨钢材;欧宝是德国第二大钢铁消费者。现代信息技术控制着阿斯特拉生产线的钢板供应。计算机持续监测材料消耗,并在线协调及时供应。

在欧宝的生产厂,两条现代化的压力机生产线每小时可为阿斯特拉车型制造多达900个挡泥板、车门、发动机罩和侧板,每条压力可达3200吨。阿斯特拉所有五条欧洲生产线的钢板部件都是在波鸿生产的;印刷流水线几乎24小时都在工作。更换几吨重的模具,在传统工厂可能需要几个小时,而使用100多个电动马达、液压阀和执行器组成的系统,可以在几分钟内自动完成。来自不同制造商的电机和阀门通过Profibus连接到中央PLC控制器。两根导线传输数据、参数和控制命令。Profibus减少了停机时间,增加了灵活性。

欧宝工程师还在车身车间安装了高科技系统,其中包括约190个计算机控制的机器人,98%的焊接作业由它们完成。波鸿还声称是第一家将先进激光技术用于量产规模的汽车工厂。高能量光束将框架连接到阿斯特拉发动机罩的外壳,提高了质量。在全自动车身装配中,机器人点焊了2000个点。

机器人可以在三门和五门阿斯特拉掀背车、Caravan和Cabrio敞篷车的钣金组件之间快速切换。每分钟有数百个自动化电焊发生。因此,短周期的快速控制部件也必须对高电磁干扰免疫。

欧宝使用博世的多处理器PLC和GE发那科的焊接机器人,以及广泛的外围组件,如西门子I/O设备,Festo阀块和SWAC操作面板,这些都通过Profibus-DP与PLC通信。Profibus-DP在这里以12 Mbit/sec的速度运行,允许总线周期时间小于1 msec。

Profibus-FMS用于plc之间的单元级通信。Profibus-DP将分散的外围设备(如I/O设备、电机驱动器、阀门和操作面板)连接到现场级的PLC。基于开放式通信系统的计算机集成制造(CIM)已在在线运行中多次得到验证。

水性涂料车间

机器人和焊机将阿斯特拉车身外壳的钢板组件组装好后,车辆会行驶5.5公里穿过现代化的喷漆车间。波鸿使用水性涂料,而不是传统的有机溶剂。各种油漆层的应用基本上是自动进行的。

当舱门、座舱和发动机模块完成后,一个输送系统将它们直接输送到最终装配线。物料输送系统全部采用施耐德自动化和西门子plc全自动控制。所有外设,如I/O设备、电机驱动器和操作面板都直接安装在装配线附近,并通过Profibus-DP连接到plc。控制柜通常只包含plc本身。

该网络包含数公里长的电缆;在总装区使用了来自一系列制造商的约300台Profibus-DP设备。为了应对长距离,在一些地方,光纤电缆也被用于Profibus网络。去中心化大大降低了布线成本。Profibus的使用促进了最近在六周内完成总装区的现代化。

Dipl.-Ing。Michael Volz是Profibus国际公司的运营经理

造纸厂安装基金会现场总线

Avenor(加拿大魁北克加蒂诺)最近使用新的Fisher-Rosemount(德克萨斯州奥斯汀)完成了FOUNDATION现场总线安装的启动。现场总线PlantWeb Builder产品套件。

Avenor的安装是纸浆和造纸行业首次使用基于设备的PID控制。四个PID控制回路,使用常用的功能块编程技术,分布在变送器,控制阀和DeltaV控制系统之间。浆机液位控制在液位变送器中;制浆一致性和贮存一致性控制在控制系统中;而存储压力控制驻留在数字控制阀门执行器/控制器中。

Avenor过程自动化技术开发公司经理David St-Onge解释说:“尽管我们混合使用了传统和现场总线设备,DeltaV的功能块配置特性提供了一致的外观和感觉,无论I/O类型或控制策略的最终目标是什么。”

Avenor的牛皮碎纸机装置结合了FOUNDATION现场总线认证和连接到Fisher-Rosemount Systems DeltaV控制器的常规产品。

经过认证的现场总线I/O设备包括三个罗斯蒙特电平变送器,一个用于压力,一个用于温度;5个Fisher Controls FieldVue数字阀控制器安装在各种制造商的控制阀上。

常规I/O设备包括:

  • 纸浆浓度变送器(2);

  • 磁流量计(1);

  • 离散输入(15);而且,

  • 离散输出(20)。

工厂经理Patrice Cayoutte说:“我们做出了实施FOUNDATION现场总线的战略决定,因为我们相信这项技术是有前途的,我们想学习如何将其用于我们的工作。”

Avenor过程自动化工程师Trung Phung表示:“液位、温度和压力变送器通过基于设备的控制进行调试,并在几分钟内与控制系统通信,从而将调试时间缩短了90%。

Fisher-Rosemount的性能解决方案组提供了项目设计和工程。Avenor和当地Fisher-Rosemount代表Laurentide Controls共享配置、安装和调试现场服务。

St-Onge先生说:“为了更好地理解FOUNDATION现场总线技术以及如何在未来的应用中使用它,我们在内部做了大量的工作。”

Cayoutte先生补充道:“我们认为现场总线技术可以通过使用阀门诊断等先进功能来消除计划外停机。

David Harrold,现场总线基金会高级编辑

Interbus连接英国的福特

位于英国伦敦附近达格南的福特工厂为中型汽车生产四缸柴油发动机。实现Interbus来实现这一点,提供了数字通信的好处;分散的命令和消息设备有助于消除交换机柜。

根据Dipl.-Ing的说法,在应用程序中使用Interbus可以节省25%的空间,节省40%的安装成本,节省70%的组件数量。Roland Bent,凤凰接触(德国布隆伯格)电子产品开发和产品营销总监。

基于pc的系统使用Interbus通过IP67 I/O模块传输来自传感器和执行器的信号。福特使用了一个独立的PC插卡,可以安全地接管机器控制,以防“软逻辑”,即基于微软windows的PC软件崩溃。

装配线由Johann A. Krause Maschinenfabrik GmbH(不来梅,德国)制造。

CANopen操作机器人控制器

Reis Robotics(奥伯恩堡,德国)是一家领先的机器人制造商,利用开发全新一代机器人控制器的机会,引入了基于CAN/CANopen的分布式控制结构。重要的发展是外设的简单集成,如商业购买的I/O模块和可扩展性。

Exxat Automation GmbH/stzp (Weingarten, Germany)安装并集成了CANopen通信系统和控制器与CAN系统之间的通信单元。CAN-in- automation (CiA)组织为CAN在工业自动化中的串行总线系统指定了应用概要文件CANopen。CANopen标准化了通信和设备功能。这允许在CAN网络中使用来自不同制造商的相互兼容和交换的设备。

控制系统由一个机器人控制器(RST)组成,它通过CAN总线上的通信单元与外围设备通信。RST和通信单元之间的通信以前使用VME总线系统。但是为了避免将RST限制到任何特定的总线标准(例如,VME、ISA或PCI),通信单元是在“m模块”上实现的,因为m模块载波可用于所有公共总线系统。通信单元包含两条独立的CAN线。

为了提供机器人运动,每条CAN线可以连接多达12个伺服放大器,以及几个手动编程设备和数字数字控制器。根据系统要求,还可以连接各种I/O模块或其他外设。同样,CAN线可用于两个rst之间的通信。每条CAN线路最大可参与63个节点。

基于CANopen,系统中的用户数据通过过程数据对象(Process data object, PDOs)传输,没有任何协议开销。CAN对象的8个数据字节都可以用于用户数据。pdo根据同步传输或异步传输进行分类。系统中的CANopen主机支持这两种传输方式。

对机器人轴的控制应同步进行;CANopen定义了机制。伺服驱动器使用预定义的同步对象进行同步,即在接收同步对象后,所有设备准同时地发送或接收数据。同步pdo向伺服驱动器传输标称参数和控制参数。它们还使用同步pdo将实际值发送回CANopen主机。这里的伺服放大器有自己的同步对象,在每8-12毫秒的典型周期时间内发送。RST可以设置伺服放大器的循环时间。

连接的设备通过服务数据对象(sdo)进行配置和参数化。SDO传输也可用于通过can总线从手动编程单元下载程序到伺服放大器的闪存中。

CANopen主应用程序、伺服放大器中的CANopen设备软件和手动编程单元的实现都是基于Exxat Automation的CANopen标准产品。CANopen主软件必须扩展,以支持两条CAN线的独立控制和自动波特率搜索。软件的核心是CANopen通信协议模块和应用程序的功能接口。使用双端口随机存取存储器和维护消息周期是应用程序的一部分。

Mark Cosmici和Thomas Müller是Exxat Automation GmbH/stzp的项目经理和开发工程师。

能/能开放福利机器人

Exxat Automation (Weingarten, Germany)的工程师选择CAN/CANopen用于机器人:

面向对象的消息传输;

数据传输速度;

数据安全;

低成本;而且

多主机能力,因为在大型机器人装置中,多个控制器需要同时独立地相互通信。

Cahners商业信息图表与信息来自Exxat Automation。

ControlNet加速胡萝卜处理

金谷生产有限责任公司是美国第三大胡萝卜托运人,每天生产600吨婴儿切胡萝卜。婴儿切胡萝卜是其产品中生长最快的,对清洁度的要求最高,对胡萝卜加工的要求也最高。考虑到这些要求,Golden Valley Produce在加利福尼亚州贝克斯菲尔德设计并建造了一个价值3200万美元,17.8万平方英尺的最先进的加工设施。

该公司需要一种自动化系统,能够满足婴儿切胡萝卜市场的处理速度和质量要求。每个胡萝卜必须先去皮,切成一定长度,然后装在3盎司到5磅(85- 2268克)的袋子里。该公司选择实施ControlNet,这是一种实时的、每秒5 Mbit/s的工业通信网络。

ControlNet数据传递基于循环生产算法。这意味着Golden Valley Produce可以为网络上的每个自动化设备选择和调度网络更新速率。例如,公司可以指定位于其进程高速区域的一个设备每2毫秒发送一次数据,而执行时间不那么关键的功能的另一个设备每50毫秒发送一次数据。此外,ControlNet提供了一种对数据交付进行优先级排序的方法。

时间关键型信息在网络更新间隔(NUI)的预定部分发送。在NUI的非计划部分发送不受时间限制的信息(如配置数据)。

ControlNet帮助处理胡萝卜

金谷工程师选择ControlNet进行胡萝卜处理,因为:

生产者/消费者网络模型允许用户安排网络上每个自动化设备的交付,以准确预测数据何时交付;

数据交付优先级允许准确预测来自系统中每个设备的数据;

联网设备可以同时从单一来源访问相同的数据;而且,

编程和I/O消息传递可以在同一个链接上完成。

Cahners商业信息图表,数据来自ControlNet International