DeviceNet总线的现场应用及分析

王海洋

摘 要：DeviceNet现场总线是目前工业控制上广泛使用的一种通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点，广泛应用于汽车制造、冶金、化工、石油、电力纺织等领域。

关键词：现场总线；自动控制；故障；处理

中图分类号： F626.5 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）17-140-2

0 引言

计算机控制技术迅速发展，特别是现场总线已经渗透到自动控制的各个领域，现场总线必将成为自动控制领域主要的发展方向之一。作为一种国际化通用的标准，广泛应用于汽车制造、冶金、化工、石油、电力纺织等领域。

1 DeviceNet总线简介

Devienet现场总线是由罗克韦尔自动化公司推出的一种开放、低价、可靠、高效的设备层工业控制网络。它是安装在生产过程区域中现场设备与自动控制系统之间的一种串行、数字式、多点、双向通讯的数据链路，沟通了生产过程领域的现场级设备之间以及更高层次自动控制领域的车间级设备之间的联系。现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互联通信网络，具有协议简单开放、容错能力强、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点，在汽车涂装车间广泛使用。

2 现场使用

郑州海马汽车生产基地涂装车间广泛采用Devienet现场总线，来实现对生产过程的控制，尤其是涂装车间的滑撬输送系统。此控制系统的自动化程度高、现场检测信号多、逻辑关系复杂，各区域工艺设备和滚床输送线上有大量的联锁、互锁信号。根据滑撬输送系统的工艺设计要求，此系统分为7个区域，每个区域通过2条DeviceNet现场总线构建整个系统的控制网络，连接生产现场的IP67分布式I/O模块、1734从站和所有的变频传动装置等，使得滑撬输送线控制稳定可靠，在控制性能方面具有极强的实时响应性和灵活性，易于维护和扩展。

输送线电控系统采用ControlLogix5000型PLC控制器，控制器通过以太网网络连接到中央控制室进行工位监控，而PLC控制器与现场设备之间的连接则全部通过DeviceNet网络来实现。每台PLC控制器上配置了2个DeviceNet网络接口模块（1756-DNB），从而将整个控制系统分成14条DeviceNet网络，连接着生产现场不同的工艺段，将各区域的TURCK IP67分布式I/O模块和1734从站以及控制设备电机的SEW变频器、Mitsubishi FR—A700柜装变频器等连接到网络上，实现了对现场各区域的滚床、积放链、电动移行机、滑撬升降机等机械输送设备的精确控制。

3 DeviceNet的现场调试及使用

以下是在海马涂装车间现场接触和学习到的一些现场问题和知识，在这里讲述一下工作中涉及到的一些关于现场总线的使用。

TURCK现场分布式I/O模块的与其他输入输出模块的区别在于其所有的8个I/O点均可以独自任意的被选定为输入点或者输出点，为了实现这个功能，需要在DNB模块中将该功能打开。

对1734—ADN模块进行数据配置时要遵循由下及上的顺序，即先对节点内部的数据进行配置，再在柜内DNB模块上对该总线节点进行数据上的配置。在DNB模块中配置1734—ADN模块要注意耦合器的数据占用，输入输出独自占用2Bytes。

在现场一些调试中，1734—ADN模块有时会出现自身耦合器无法完全扫描出基板上所有的输入输出模块，或者扫描出来的耦合器无法识别和模块相对应的槽号，这些模块会从63开始倒计数编号。此情况多处在耦合器带的模块较多时，可以初步判断为模块与基板通讯不畅，在反复拆卸再安装配置后，情况消失。

然后是SEW—MOVIMOT现场变频器，在对此类设备进行总线通讯的配置时，需要特别注意的是地址拨码正确无误，其会自动选择数据传输类型。

接下来是Mitsubishi FR—A700柜装变频器。该类设备需通过FR—A7ND网卡进行总线通讯，由于这个在现场线缆全部采用线鼻子进行压线，处于经验问题，出现过多次端子接线没有压紧导致通讯不通的情况，检查后全部解决。

在运用NetWorx软件对DeviceNet总线进行设备扫描时，会出现同一条总线上的设备有些无法扫描上来，整条总线呈现断断续续的情况。出现这种情况不一定代表这条总线上出现这样或那样的问题，借助一些方法，可以加以判断并顺利解决。在一段总线的扫描中，如果其中有一个或者几个都没有成功扫描，这个时候先对没有扫描成功的设备进行硬件的检查，确认无误后，将有问题的节点号后面断开，换上终端电阻，然后将控制柜内DNB模块断电再上电，DNB模块将重新对所在的总线节点进行扫描，这时先前未成功扫描的节点所对应的设备会顺利的被DNB模块读取上来。对有类似问题的节点号都采取同样的处理方法，反复断电上电，进行步进式的扫描，最终会全部扫描到。

在DeviceNet总线贯通完毕后，将程序download至PLC模块之后，就是现场与PLC的信号交换调试，要保证现场的数字量I/O信号准确无误地被复制到PLC程序内部，而程序中的输出也要顺利地复制到现场的设备中，让设备动作符合程序控制要求。在Rockwell的PLC中，有一点值得给予注意，就是字长的问题。将现场信号复制入PLC的时候，可以只指定字长为1，程序自身会根据所建UDT的数据长度给予整体顺序的复制，而在将程序输出复制到现场设备的时候，则所复制的字长必须不小于实际的数据字长。

其他还有一些不可忽视的设备保护程序，比如对气动夹紧机构处于关闭状态时，所在的设备不能有任何交接动作，否则极有可能损坏该机构。其实不仅是在这某一地方，机械化运输的安装调试过程中，都要注意对设备的保护。

4 网络出现BUS OFF的原因分析

①设备设置了错误的波特率；②来自于有缺陷的设备垃圾数据包；③在上电或下电时有问题的设备引起CAN错误；④终端电阻太大或是太小；⑤网络电缆靠近高压线出现干扰。

5 总结

以上只是在平时工作和设备改善改造过程中所学习和遇到的，经过分析解决现场的实际问题，收获不少，同时也发现自身有很多不足，还需要进一步的学习和研究。DeviceNet网络作为工业控制中一种广泛使用的控制网络，必定会继续发展和完善，作为工程技术人员和现场调试人员，要充分了解其优点并充分利用，同时采取对应的手段和方法避免或消除可能会出现的一些问题。

参 考 文 献

[1] 唐培林.现场总线技术应用[J].中国劳动社会保障出版社，2007（11）.

[2] 李国强.电力自动化中现场总线技术的应用[J].大科技，2013（11）.

[3] 周渡海，何此昂现场总线控制技术开发入门与应用实例[J].中国电力出版社，2010（08）.