composbus/s現(xiàn)場總線的特點及實現(xiàn)發(fā)動機電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、引言

可編程序控制器（plc）現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)是plc開發(fā)應(yīng)用的一個重要方向，能使plc在工業(yè)現(xiàn)場獲得了更大應(yīng)用效益。當(dāng)前，可通信低壓電器執(zhí)行的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)種類較多，其中composbus/s現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用廣泛的可連接底層各種傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備的開放式現(xiàn)場總線。歐姆龍公司sysmac cjplc是一種小型、數(shù)據(jù)高速傳送的新型plc，根據(jù)需要可以作為主站配置成composbus/s總線現(xiàn)場通訊網(wǎng)絡(luò)。下面介紹它在柴油機公司發(fā)動機缸體生產(chǎn)線上的應(yīng)用。

2、生產(chǎn)線的組成

柴油機公司發(fā)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(chǎn)加工線。五臺專機由輸送裝置統(tǒng)一上下零件。該生產(chǎn)線要求每臺機床不僅能夠單獨調(diào)整、單機自動循環(huán)加工，而且要求五臺機床可聯(lián)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(xiàn)對五臺機床同時操作。這就要求，五臺機床之間的相關(guān)聯(lián)鎖信號進行相互傳遞，因此對電氣控制系統(tǒng)提出了很高的要求。

3、 控制系統(tǒng)總體方案

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計遵循的原則

（1） 系統(tǒng)應(yīng)具有先進性;（2） 穩(wěn)定可靠;（3） 安全性;（4） 可擴展性;（5） 可維護性和可操作性;（6） 經(jīng)濟性;（7） 使用的習(xí)慣性。

根據(jù)生產(chǎn)線的特點和對電氣控制系統(tǒng)的要求，我們采用現(xiàn)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(nèi)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(tǒng)一的電氣控制系統(tǒng)。

3.1 composbus/s現(xiàn)場總線的特點

（1） 是機械系統(tǒng)中完善的高速開/關(guān)總線。

（2） 專用電纜省配線，無需端子轉(zhuǎn)換單元，方便了安裝。

（3） 當(dāng)連接pc、從站和i/o設(shè)備時和配線一樣可節(jié)省每個系統(tǒng)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(tǒng)擴展;

（6） 循環(huán)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(chǎn)品，在性能、速度等方面滿足要求的情況下，追求最優(yōu)的性能價格比。因此plc選用cj1m及cpm2ah系列，現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)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(tǒng)主要功能

按照“集中管理、綜合監(jiān)控、分段控制”的設(shè)計原則，根據(jù)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(xiàn)場總線接口的主控制器（cj1m）實現(xiàn)對各工藝段設(shè)備的組合和單機控制，以此滿足生產(chǎn)要求。

（1） 自動控制功能。按工藝要求，可實現(xiàn)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(tǒng)運行是在自動控制狀態(tài)下。當(dāng)需要對設(shè)備進行檢修、保養(yǎng)、調(diào)試等工作時，可將系統(tǒng)由自動狀態(tài)切換到手動狀態(tài)，通過設(shè)備的特定按鈕，實現(xiàn)對設(shè)備的獨立啟停操作。

（3） 具有多種安全措施。對控制系統(tǒng)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(shè)有多級保護措施，對人身、設(shè)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(xiàn)故障時，有報警燈指示。

4 、 compobus/s現(xiàn)場總線的控制方式

4.1 composbus/s總線結(jié)構(gòu)

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(lián)接字為8個點input，8個點output，并且分配各自的節(jié)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(guān)用于設(shè)定節(jié)點號和保持或消除通信輸出錯誤。

節(jié)點號的設(shè)定如表1：

機床2上的cpm1a-srt21的節(jié)點號為0。

機床3上的cpm1a-srt21的節(jié)點號為1。

機床4上的cpm1a-srt21的節(jié)點號為2。

機床5上的cpm1a-srt21的節(jié)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(dāng)cj1w-srm21內(nèi)的dip開關(guān)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?shù)綑C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(dāng)某一臺出現(xiàn)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(jié)束語

總線技術(shù)的應(yīng)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(tǒng)的故障率，具有顯著的綜合效益。