基于CIP现场总线的风力送丝控制系统的开发与设计

摘要

本文较为深入地研究了Device Net和Control Net的网络结构模型;着重分析了Device Net总线物理层的网络拓朴结构、传输介质、各种网络连接附件,数据链路层的MAC帧的定义、总线仲裁机制,应用层中报文组、对象模型以及设备通信等内容;详细探讨了Control Net总线物理层中的连接电缆及相关连接器件、拓朴结构,数据链路层中的令牌总线协议,CIP层中的连接管理和数据传输等技术。
　　在完成了郴州卷烟厂制丝线的风力送丝控制系统功能需求分析的基础上,给出了基于CIP网络的风力送丝控制系统的整体设计方案;针对制丝的工控网络的布局情况,系统中采用了两层网络模式,第一层为Control Net网络,通过对中继器的安装位置重新进行定位、选择网络参数以及触摸屏的连接配置,实现了PLC、人机交互界面与制丝线其它站点的信息交换;第二层为Device Net网络,按照主干-分支的拓朴结构进行了网络的连接、站地址和通讯波特率的选择和配置,完成了网络组态,包括Device Net网络适配器、变频器、I/O扩展子站等节点的配置,从而实现了低层设备包括变频器及各种传感器的连接;完成了PLC控制程序设计,给出了新项目的建立、系统状态监测报警的变量选择和程序编制方法;重点研究了变频器的控制技术、防混牌控制程序中通过Control Net网络对卷接机和储丝柜品牌数据的采集技术,并开发了相应的软件;完成了用于人机交互界面的触摸屏控制程序设计,并对从项目的建立、标签和画面的规划过程,以及一些关键对象的监测技术进行了详细的说明。上述风力送丝系统已投入生产现场实际运行,情况良好,验证了本文研发成果的有效性和应用价值。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 现场总线及其主要特点

1.2 现场总线的发展现状及趋势

1.3 风力送丝系统简介及现况分析

1.3.1 系统简介

1.3.2 系统现况分析

1.3.3 国内外风力送丝系统的发展现状

1.4 本文的主要工作

1.5 本文的组织结构

第2章 CIP 网络技术

2.1 三种 CIP 网络的层次结构

2.2 CIP 协议的主要特点

2.2.1 报文

2.2.2 面向连接

2.2.3 生产者/消费者模型

2.2.4 通信模式

2.2.5 I/O 数据触发方式

2.3 DeviceNet 现场总线

2.3.1 DeviceNet 的网络模型

2.3.2 DeviceNet 的物理层和传输介质

2.3.3 DeviceNet 的数据链路层

2.3.4 DeviceNet 的应用层

2.4 ControlNet 总线

2.4.1 ControlNet 的物理层

2.4.2 ControlNet 的数据链路层

2.4.3 ControlNet 连接管理和数据传输

第3章 风力送丝控制系统规划

3.1 风力送丝系统总体改造要求

3.2 系统规划

3.3 硬件选择

3.3.1 控制器的选择

3.3.2 ControlNet 网卡和通讯电缆的选择

3.3.3 DeviceNet 网卡和通讯电缆的选择

3.3.4 I/O 模块的选择

3.3.5 框架及电源模块的选择

3.4 系统软件结构及编程软件的选择

第4章 现场总线网络设计

4.1 ControlNet 网络设计

4.1.1 制丝 ControlNet 网络简介

4.1.2 风力送丝系统ControlNet 媒介配置

4.1.3 ControlNet 网络组态和配置

4.1.4 触摸屏ControlNet 连接配置

4.2 DeviceNet 网络设计

4.2.1 DeviceNet 网络硬件连接和地址配置

4.2.2 DeviceNet 网络的离线方式配置和组态

4.2.3 DeviceNet 网络的在线方式配置和组态

4.2.4 站点输入输出地址分布

第5章 PLC 控制程序设计

5.1 项目的建立及配置

5.1.1 新建项目

5.1.2 I/O 配置

5.1.3 标签的创建

5.1.4 任务定制

5.2 程序结构

5.3 变频器的控制

5.4 防混牌控制程序

5.4.1 防混牌控制程序流程图

5.4.2 卷接机台品牌数据的读取

5.4.3 储丝柜品牌数据的读取

5.5 状态监测及报警

5.5.1 控制器监测功能

5.5.2 其它的故障或异常监测

第6章 触摸屏程序设计

6.1 建立 HMI 标签

6.1.1 标签数据库结构规划

6.1.2 标签数据源

6.1.3 标签的定义

6.2 监控画面的设计

6.2.1 喂丝机监控画面

6.2.2 品牌控制画面

6.3 报警功能设计

6.3.1 报警触发的设置

6.3.2 触发信息的设置

6.3.3 报警信息显示方式设置

6.3.4 报警信息显示

第7章 风力送丝系统运行状况监测

7.1 控制器的运行状态检测

7.2 DeviceNet 网卡的运行状态检测

7.3 ControlNet 网卡的运行状态检测

结论

参考文献

致谢