现场总线在发动机缸体生产线上的应用

1  引言
    可编程序控制器（plc）现场通讯网络是plc开发应用的一个重要方向，能使plc在工业现场获得了更大应用效益。当前，可通信低压电器执行的现场总线标准种类较多，其中composbus/s现场总线是一种应用广泛的可连接底层各种传感器和执行器等设备的开放式现场总线。欧姆龙公司sysmac cjplc是一种小型、数据高速传送的新型plc，根据需要可以作为主站配置成composbus/s总线现场通讯网络。下面介绍它在柴油机公司发动机缸体生产线上的应用。 

2  生产线的组成
    柴油机公司发动机缸体的190至210工序由五台专机和输送装置组成一条生产加工线。五台专机由输送装置统一上下零件。该生产线要求每台机床不仅能够单独调整、单机自动循环加工，而且要求五台机床可联动同时加工，一个操作者在第一台机床操作台上操作，就可以实现对五台机床同时操作。这就要求，五台机床之间的相关联锁信号进行相互传递，因此对电气控制系统提出了很高的要求。

3  控制系统总体方案
    电气控制系统的设计遵循的原则
（1） 系统应具有先进性;（2） 稳定可靠;（3） 安全性;（4） 可扩展性;（5） 可维护性和可操作性;（6） 经济性;（7） 使用的习惯性。

    根据生产线的特点和对电气控制系统的要求，我们采用现场总线分布式控制方案。即改变以前采用i/o摸板及控制器件全部在一组电控柜内的集中控制方式，将控制器件分散到各个单机，通过总线将它们与主控柜的plc连成统一的电气控制系统。

3.1  composbus/s现场总线的特点
（1） 是机械系统中完善的高速开/关总线。
（2） 专用电缆省配线，无需端子转换单元，方便了安装。
（3） 当连接pc、从站和i/o设备时和配线一样可节省每个系统建立和维护的费用和时间;
（4） 易于连接传感器和从站单元;
（5） t分支允许简单的系统扩展;
（6） 循环周期至多1ms,可扩至32个从站，256个i/o点。

3.2  硬件的选型
    电控柜的控制核心全部选用欧姆龙公司的plc产品，在性能、速度等方面满足要求的情况下，追求最优的性能价格比。因此plc选用cj1m及cpm2ah系列，现场总线选用composbus/s，主站单元为cj1w-srm21，从站链接单元为cpm1a-srt21。为减少信号反射并使网络通信稳定，在干线的两端连接终端电阻srs1-t，主站中央处理器（cpu）选用cjim-cpu11，电源单元选用cj1w-pa202。

3.3  系统主要功能
    按照“集中管理、综合监控、分段控制”的设计原则，根据缸体线的实际情况，采用composbus/s总线连接各分布式i/o站、操作面板等，通过具备现场总线接口的主控制器（cj1m）实现对各工艺段设备的组合和单机控制，以此满足生产要求。
（1） 自动控制功能。按工艺要求，可实现对缸体线的顺序控制、启动、停机、故障停机、报警等。
（2） 手动/自动切换功能。一般情况下，系统运行是在自动控制状态下。当需要对设备进行检修、保养、调试等工作时，可将系统由自动状态切换到手动状态，通过设备的特定按钮，实现对设备的独立启停操作。
（3） 具有多种安全措施。对控制系统上的每个控制回路、每台电机、每个动力回路、每个电控柜都设有多级保护措施，对人身、设备可万无一失。
（4） 具有自动故障诊断及报警功能，以及必要的故障自动处理能力。出现故障时，有报警灯指示。

4  compobus/s现场总线的控制方式

4.1  composbus/s总线结构
composbus/s总线接线如图1所示:

4.2  composbus/s总线配置
机床1作为主站，机床2到机床5作为机床1的从站。
（1） 每个srt联接字为8个点input，8个点output，并且分配各自的节点号。
（2） 接线为双芯vctf电缆，通信波特率为750kbps,最大通信距离为100m。
（3） 地址分配:srt21上的dip开关用于设定节点号和保持或消除通信输出错误。[page]
节点号的设定如表1:

机床2上的cpm1a-srt21的节点号为0。
机床3上的cpm1a-srt21的节点号为1。
机床4上的cpm1a-srt21的节点号为2。
机床5上的cpm1a-srt21的节点号为3。

4.3  从站输入地址输出地址分配
    机床2到机床5选用的都是60点的plc（cpm2ah-60cdr-a），从站cpm1a-srt21输入地址分配为003，输出地址分配为013。当cj1w-srm21内的dip开关的第一脚为off时，cjim中每个机床的输入、输出地址分配

4.4  主站、从站的信号传输
    机床2、机床3、机床4、机床5中的总停信号要传输到机床1中同时接收机床1输出的总停信号，机床2到5的plc程序如图2所示:

    机床1接收机床2到机床5的总停信号同时传输总停信号到各机床，机床1中的plc程序如图3所示。

    其中009为各台的总停信号（总停按纽），各台的输出地址都为1300，它们输入到机床1中的地址分别为2004.00，2004.08，2005.00，2005.08。机床1输出到各台的总停信号的地址分别为2000.02，2000.10，2001.02，2001.10，输入到各台的地址为302。
    正常情况下，009不闭合，1300输出为1，2004.00，2004.08，2005.00，2005.08接通，2000.02，2000.10，2001.02，2001.10输出为1，各机床的302接通，主控信号为1，各台正常工作。当某一台出现故障，按下急停后，1300输出为0，2004.00，2004.08，2005.00，2005.08断开，2000.02，2000.10，2001.02，2001.10输出为0，各机床的302断开，主控信号为0，各机床都停止运行，直到故障解除。其它信号的传递原理与此相同。

5  结束语
    总线技术的应用，大大减少了电气布线，不仅省料省工，而且信号的传递安全快捷，降低了电控系统的故障率，具有显著的综合效益。