采用DeviceNet 现场总线控制技术的无尘纸生产线网络控
1． 引言：
无尘纸（又名膨化芯材）是一种高附加值的新型卫生用品。它具有卓越的高吸湿性、可靠锁水性、卫生安全性等优点，广泛应用于妇女卫生巾、成人尿失禁、婴儿纸尿裤等产品领域。
由于devicenet设备网是基于生产者/客户网络模式，它使控制数据能够同时到达网上的各个站点单元，网络利用率高；它允许状态切换的报文发送，可以实现更快的响应，有效地减少了网络通讯量。周期性的报文发送，提供了更好的确定性；对等通信，允许数据和状态信息在设备间进行交换；这些优点都为更高的生产率提供了有力保障。
2． 无尘纸生产线的开放式网络控制结构：
我公司无尘纸生产线全套从欧洲进口,是目前本行业内最先进的设备.其控制系统吸收了美国罗克韦尔公司的全方位自动化的理念，贯穿其netlinx体系的各级网络。
图1罗克韦尔自动化通讯网络示意图
实现了从信息层(ethernet)到控制层（controlnet）和现场层(devicenet)的无缝连接。如图1所示.
无尘纸要求较为严格的生产工艺条件，它属于一种干法造纸(dry forming)的过程。其基本工艺过程是：在恒温、恒湿、恒气压的环境中将粉碎的木浆、纤维、sap、pe 粉末等原材料通过成型站均匀成型，再经过喷胶、加热/熔化、热压、冷却、分切、打卷等过程，制造出合格产品。
我公司的生产线控制层共包括九台具有以太网功能的a-b plc5(八台)和a-b slc500（一台）可编程序控制器。它们分别控制：空调(main air condition)、原材料准备(raw material preparation)、松卷机(tissue unwinder)、热油加热系统(hot oil system)、过滤包装系统(main filter system)、主线控制系统(main line)、打卷系统(reel)等九个工艺区域。
其中六台plc安装在位于厂房中部的马达控制中心mcc1房间的plc控制柜内。各plc的以太网接口都通过双绞线连接到plc柜内的集线器（hub）上。另三台plc安装在设备现场的控制柜内，它们的以太网接口都通过光纤也连接到mcc1的集线器（hub）上。
五台装有rsview32软件的a-b 工业pc机安装在中控室内，它们的以太网接口都连接到中控室一个hub上，再通过一根光纤也连接到plc柜内的hub上。该网通过hub还与企业intranet相连，这样一来，通过tcp/ip协议组成ethernet网络，构成信息（管理）层。（ 如下图2 所示：控制层和信息层网络示意图）
各台可编程序控制器除挂接本地及远程i/o模块、panel view人机界面等装置外，大多安装了devicenet扫描器（1771-sdn或1747-sdn），并通过devicenet通讯模块（1336-gm5,1203-gk5，1794-adn等）下挂现场智能设备，如变频器，电机软起动器，flex i/o,9000系列光电开关等组成devicenet设备网，实现了对现场级装置的有效控制。
3．devicenet 的功能及特点：
devicenet 是基于can-bus技术的一种现场总线，它是一种开放型的，符合iec61158国际现场总线工业标准的通讯网络。
devicenet 用于现场设备与plc之间的通讯网络，传输速率可设定为125、250、500kpbs，传输最大距离为500米，最多节点（站点）为64个，允许在线组态和带电热插拔。
devicenet支持主/从、多主、对等等通讯方式。用户的plc可以利用控制程序及上位pc机的数据，通过devicenet网络实现对现场设备有效监控。
devicenet 可以用罗克韦尔公司的rs networx for devicenet 或devicenet manager 软件进行网络组态和管理。
devicenet网络结构简单，实时性强，它采用生产者／客户模式，提供了强有力的故障诊断与排除能力，是一种理想的设备层现场总线。
4．无尘纸生产线devicenet 网络的物理构造。
我公司devicenet网络以四台a-b plc5-40e和一台slc5/04为主机。plc机本地机架上都安装了devicenet扫描器模块（a-b 1771-sdn或1747-sdn）。1771扫描器有两个通道，每个通道最多可以外接64个站（一般应接63个）。每个plc利用本机网络扫描器通过devicenet通讯适配器 (1203-gk5,1336-gm5，1794-and等)来下挂本控制区域的各台现场总线设备。这些站点主要包括：a-b 变频器（1336f，1336e，160ssc系列，）a－b电机软起动器（smc 150系列） flex i/o（1794系列）； armor block防护型i/o组件,9000系列光电开关等。
典型的devicenet网络采用干线／支线物理结构形式。而我公司采用的是雏菊链（daisychain）的环行连接形式，利用belden标准圆形五芯屏蔽通讯电缆将各个站点连接起来。( 如下图3所示，雏菊链的devicenet设备通讯网络；以变频器网络为例)
由于我厂的设备分布比较分散，某些站点之间相距较远。尤其是一些现场站点，相距离超过100米。因此所有devicenet网络的传输速率都设定为125kbps, 以确保通讯可靠。除了分布式i/o, 人机界面和传感器等站点位于生产现场外,一百余台变频器的devicenet网络系统分布在两个马达控制中心（mcc）室，这就实现了对电动机的集中控制，统一管理。（ 如图4所示：mcc 室内devicenet变频器网络一角 注:图中黄色电缆是网络通讯缆）
在devicenet各工作站之间，我们大都采用了敞开式分接口（ 注：现场的一些站采用密封的t型分接口或密封连接口 ），将站与站之间的电源线、通讯线、屏蔽线分别地并联接在一起，组成雏菊链形式的物理拓扑结构。在首尾终端两站分别安装了终端电阻。（121ω，1%，1/4w）
5 devicenet的组态软件及控制实现。
利用设备网rs-232-c的pc接口适配人器（1770-kfd）或设备网pc卡（1784-pcd）可以实现pc机与plc的设备网扫描器的通讯.
devicenet的管理软件rs networx for devicenet 是基于windows平台的软件，利用它可以组态设备网并进行项目管理和网络故障诊断等。它支持a-b及第三方设备组态电子数据表（eds）。
devicenet规约定义了显式报文（explicit message）和i/o报文（i/o message）两种不同性质的报文，两种报文可以同时在总线上传送。
组态过程中,首先应组态扫描器，设置扫描器与plc之间的i/o地址界面，建立扫描器与各站适配器之间的通讯。
组态网络上各个站时，先要定义各个站的地址(即站号)。站的地址可以不连续，但要与各站适配器dip开关设定相一致。
对于flex i/o 或armor block i/o 等i/o类型的工作站，我们采用i/o报文（i/o message）的形式，分配各站的输入和输出。i/o报文是周期传送的，具有较高的优先级，从而保证它的实时性。
对于变频器、软起动器等设备类站点，我们采用显式报文（explicit message）的形式，分配plc和各站之间发送/接收的字长;定义通讯方式和(我们定义为polled 方式,每个扫描周期);建立与plc之间对应的“软”i/o关系。
再利用plc５的编程软件ｒｓlogix5编制出块传送（btr/btw）命令，实现ｐｌｃ对设备网上工作站i/o信息采集和控制。plc控制程序就可以根据各站的工作状态向各站发出控制命令，以达到工艺要求。
由于我公司的各plc都连接到ethernet上，网上中控制室内有rsview32监控工作站。各显示器可显示出rs view不同工艺区域的监控界面。在中控室既可以控制全厂的设备，也可查看各站点的当前工作状态，人机界面非常友好。
6．devicenet 网络的使用体会。
（1）devicenet现场总线可以节省大量费用。
从安装阶段来看，只通过一根通讯缆，就实现了对整个网上各站点供电及通讯，相对于点对点的控制方式，节省大量的电缆,桥架等。不但缩短了安装时间，而且降低了安装费用。
从控制上来看：利用网络通讯及“软”ｉ／ｏ方式，也节约了i/o模块和大笔资金。
如对变频器工作站，启动/停止，加速/减速等命令；电压、电流、温度等参数，都可从devicenet网络通讯实现，节约了i/o模块，尤其是模拟i/o模块，费用相当昂贵。
（2） 设备故障率大大降低，且诊断方便，排除迅速。
devicenet由于仅用一条通讯电缆控制整个设备网络，使设备故障率大大降低；各站点通讯端子支持带电热插拔，若某一站点出现问题及故障排除，不影响网上其他站点正常工作。
采用数据通讯方式来控制各站，不但极大减少了传统点对点方式的电缆数量，也使故障环节大大减少，系统稳定性进一步提高。
通过设备网使mcc的集中控制的形式十分有效，极大方便了设备故障的诊断。例如对变频器的控制，由于采用mcc及网络控制方式，一百余台变频器仅有五种典型控制电路，便于记忆及故障查找。当某台变频器发生故障时，不但可以从总控室看到报警信息，还可以从网络扫描器或变频器的人机界面上获得报警信息，方便快捷。
（3） 系统监控更加方便、智能化。
通过rsview监控界面方式，中控室可以随时访问和控制设备网上的一些站点,根据需要调整控制参数又;可以监控网上设备的工作状态，例如电机电流、温度等参数，以确保各设备正常工作。
7. devicenet网络的维护及故障处理体会：
（1） 通讯干扰问题
我厂运转调试阶段曾经发生过某些站点的状态显示（控制室rsview人机界面）与其实际工作状态有时不相一致或控制命令执行不严格现象。经诊断及分析, 我们主要采取了以下措施。
1）. 检查并紧固各终端电阻，防止信号反射。
终端电阻是用来防止（降低）通讯信号反射。为检查终端电阻工作是否正常，可以在断电（只有在预防性维护或系统故障时才可以）的情况下，测量网上任何两个can-h（蓝色线）与 can-l（白色线）端子之间的电阻应在60ω-70ω左右即可（因我厂用的是菊花链结构）。
2）.可靠连接devicenet网络的接地导线，消除外界噪音干扰。
为防止环流，信号电缆的屏蔽线仅能在一端接地。接地点最好从最接近网络的物理中心站点处引出，以达到最佳效果，最大限度的消除噪音干扰.我厂的接地线是从plc机架的扫描器站点引出的.
接地方法为：将ｖ－与shield及drain与pe可靠连接
通过1），2）以上两种方法及定期pm检查就可确保网络通讯系统工作良好可靠。
此外，为确保通讯可靠，网络布线时应注意以下情况：
1）．为了避免通讯电缆受动力电缆干扰，通讯缆应单独布线。若通讯缆与动力缆共用线槽时，通讯缆应穿金属屏蔽管布线。
2）。站点之间相距较远或网络总距离较大时，应使用粗芯通讯电缆。
（2） 若某一站点的设备发生故障，而库存又没有同型号的备件更换，可能会造成麻烦。
若设备某站点发生故障，库存有同型号的备件，换上同型号的备件后，该站即可正常工作。若换上不同型号的备件，则该网络扫描器检测到的该物理站点（eds）与扫描列表(scan list)不一致.扫描器就会有报警, 该站也无法正常工作。这时，你不得不重新组态一下扫描列表再下装到扫描器，此站才能正常工作，这是一个应该注意的问题。
8.结束语：
无尘纸生产线由于采用了devicenet 现场总线控制技术，极大提高了控制系统的可靠性和实时性。利用现场总线技术进行生产线的自动化控制是一种理想的解决方案。现场总线技术的显著优点，决定着其广泛应用是控制领域的必然趋势。
国产显卡有望跻身游戏市场
Tizen设400万美元奖金APP开发投资赛
腾讯区块链的核心价值是什么
旷视的重构城市物联网生态方案
医疗可穿戴市场未来将如何发展
采用DeviceNet 现场总线控制技术的无尘纸生产线网络控
联想集团推出行业人工智能平台“联想AI平台”
2005年7月全球芯片销售额达181.1亿美元
STRATASYS发布新型原形制作打印机以及工装夹具制作软件和生产级设备
什么是云计算的可扩展性？
“边—云”一体化能给工业物联网带来什么价值?
【技术分享】如何实现建机装备接入基于Modbus的传感信号
浅谈封装原材料及辅助材料
3.5mm耳机接口已过时？微软申请新专利提供三种保留3.5mm耳机接口的方案
iphone8什么时候上市？iphone8最新消息：摩根银行对iPhone8很有信心，调高股票估价
稳压器五类故障问题及排除方法
VI Chip高压母线转换模块的特点及应用介绍
在治疗类领域中，触控一体机可以应用在哪些场景
TPS92310大功率LED驱动器的典型应用电路图
XL32F003Q32 QFN32封装 大资源64K的flash和8K的SRAM
无尘纸（又名膨化芯材）是一种高附加值的新型卫生用品。它具有卓越的高吸湿性、可靠锁水性、卫生安全性等优点，广泛应用于妇女卫生巾、成人尿失禁、婴儿纸尿裤等产品领域。
由于devicenet设备网是基于生产者/客户网络模式，它使控制数据能够同时到达网上的各个站点单元，网络利用率高；它允许状态切换的报文发送，可以实现更快的响应，有效地减少了网络通讯量。周期性的报文发送，提供了更好的确定性；对等通信，允许数据和状态信息在设备间进行交换；这些优点都为更高的生产率提供了有力保障。
2． 无尘纸生产线的开放式网络控制结构：
我公司无尘纸生产线全套从欧洲进口,是目前本行业内最先进的设备.其控制系统吸收了美国罗克韦尔公司的全方位自动化的理念，贯穿其netlinx体系的各级网络。
图1罗克韦尔自动化通讯网络示意图
实现了从信息层(ethernet)到控制层（controlnet）和现场层(devicenet)的无缝连接。如图1所示.
无尘纸要求较为严格的生产工艺条件，它属于一种干法造纸(dry forming)的过程。其基本工艺过程是：在恒温、恒湿、恒气压的环境中将粉碎的木浆、纤维、sap、pe 粉末等原材料通过成型站均匀成型，再经过喷胶、加热/熔化、热压、冷却、分切、打卷等过程，制造出合格产品。
我公司的生产线控制层共包括九台具有以太网功能的a-b plc5(八台)和a-b slc500（一台）可编程序控制器。它们分别控制：空调(main air condition)、原材料准备(raw material preparation)、松卷机(tissue unwinder)、热油加热系统(hot oil system)、过滤包装系统(main filter system)、主线控制系统(main line)、打卷系统(reel)等九个工艺区域。
其中六台plc安装在位于厂房中部的马达控制中心mcc1房间的plc控制柜内。各plc的以太网接口都通过双绞线连接到plc柜内的集线器（hub）上。另三台plc安装在设备现场的控制柜内，它们的以太网接口都通过光纤也连接到mcc1的集线器（hub）上。
五台装有rsview32软件的a-b 工业pc机安装在中控室内，它们的以太网接口都连接到中控室一个hub上，再通过一根光纤也连接到plc柜内的hub上。该网通过hub还与企业intranet相连，这样一来，通过tcp/ip协议组成ethernet网络，构成信息（管理）层。（ 如下图2 所示：控制层和信息层网络示意图）
各台可编程序控制器除挂接本地及远程i/o模块、panel view人机界面等装置外，大多安装了devicenet扫描器（1771-sdn或1747-sdn），并通过devicenet通讯模块（1336-gm5,1203-gk5，1794-adn等）下挂现场智能设备，如变频器，电机软起动器，flex i/o,9000系列光电开关等组成devicenet设备网，实现了对现场级装置的有效控制。
3．devicenet 的功能及特点：
devicenet 是基于can-bus技术的一种现场总线，它是一种开放型的，符合iec61158国际现场总线工业标准的通讯网络。
devicenet 用于现场设备与plc之间的通讯网络，传输速率可设定为125、250、500kpbs，传输最大距离为500米，最多节点（站点）为64个，允许在线组态和带电热插拔。
devicenet支持主/从、多主、对等等通讯方式。用户的plc可以利用控制程序及上位pc机的数据，通过devicenet网络实现对现场设备有效监控。
devicenet 可以用罗克韦尔公司的rs networx for devicenet 或devicenet manager 软件进行网络组态和管理。
devicenet网络结构简单，实时性强，它采用生产者／客户模式，提供了强有力的故障诊断与排除能力，是一种理想的设备层现场总线。
4．无尘纸生产线devicenet 网络的物理构造。
我公司devicenet网络以四台a-b plc5-40e和一台slc5/04为主机。plc机本地机架上都安装了devicenet扫描器模块（a-b 1771-sdn或1747-sdn）。1771扫描器有两个通道，每个通道最多可以外接64个站（一般应接63个）。每个plc利用本机网络扫描器通过devicenet通讯适配器 (1203-gk5,1336-gm5，1794-and等)来下挂本控制区域的各台现场总线设备。这些站点主要包括：a-b 变频器（1336f，1336e，160ssc系列，）a－b电机软起动器（smc 150系列） flex i/o（1794系列）； armor block防护型i/o组件,9000系列光电开关等。
典型的devicenet网络采用干线／支线物理结构形式。而我公司采用的是雏菊链（daisychain）的环行连接形式，利用belden标准圆形五芯屏蔽通讯电缆将各个站点连接起来。( 如下图3所示，雏菊链的devicenet设备通讯网络；以变频器网络为例)
由于我厂的设备分布比较分散，某些站点之间相距较远。尤其是一些现场站点，相距离超过100米。因此所有devicenet网络的传输速率都设定为125kbps, 以确保通讯可靠。除了分布式i/o, 人机界面和传感器等站点位于生产现场外,一百余台变频器的devicenet网络系统分布在两个马达控制中心（mcc）室，这就实现了对电动机的集中控制，统一管理。（ 如图4所示：mcc 室内devicenet变频器网络一角 注:图中黄色电缆是网络通讯缆）
在devicenet各工作站之间，我们大都采用了敞开式分接口（ 注：现场的一些站采用密封的t型分接口或密封连接口 ），将站与站之间的电源线、通讯线、屏蔽线分别地并联接在一起，组成雏菊链形式的物理拓扑结构。在首尾终端两站分别安装了终端电阻。（121ω，1%，1/4w）
5 devicenet的组态软件及控制实现。
利用设备网rs-232-c的pc接口适配人器（1770-kfd）或设备网pc卡（1784-pcd）可以实现pc机与plc的设备网扫描器的通讯.
devicenet的管理软件rs networx for devicenet 是基于windows平台的软件，利用它可以组态设备网并进行项目管理和网络故障诊断等。它支持a-b及第三方设备组态电子数据表（eds）。
devicenet规约定义了显式报文（explicit message）和i/o报文（i/o message）两种不同性质的报文，两种报文可以同时在总线上传送。
组态过程中,首先应组态扫描器，设置扫描器与plc之间的i/o地址界面，建立扫描器与各站适配器之间的通讯。
组态网络上各个站时，先要定义各个站的地址(即站号)。站的地址可以不连续，但要与各站适配器dip开关设定相一致。
对于flex i/o 或armor block i/o 等i/o类型的工作站，我们采用i/o报文（i/o message）的形式，分配各站的输入和输出。i/o报文是周期传送的，具有较高的优先级，从而保证它的实时性。
对于变频器、软起动器等设备类站点，我们采用显式报文（explicit message）的形式，分配plc和各站之间发送/接收的字长;定义通讯方式和(我们定义为polled 方式,每个扫描周期);建立与plc之间对应的“软”i/o关系。
再利用plc５的编程软件ｒｓlogix5编制出块传送（btr/btw）命令，实现ｐｌｃ对设备网上工作站i/o信息采集和控制。plc控制程序就可以根据各站的工作状态向各站发出控制命令，以达到工艺要求。
由于我公司的各plc都连接到ethernet上，网上中控制室内有rsview32监控工作站。各显示器可显示出rs view不同工艺区域的监控界面。在中控室既可以控制全厂的设备，也可查看各站点的当前工作状态，人机界面非常友好。
6．devicenet 网络的使用体会。
（1）devicenet现场总线可以节省大量费用。
从安装阶段来看，只通过一根通讯缆，就实现了对整个网上各站点供电及通讯，相对于点对点的控制方式，节省大量的电缆,桥架等。不但缩短了安装时间，而且降低了安装费用。
从控制上来看：利用网络通讯及“软”ｉ／ｏ方式，也节约了i/o模块和大笔资金。
如对变频器工作站，启动/停止，加速/减速等命令；电压、电流、温度等参数，都可从devicenet网络通讯实现，节约了i/o模块，尤其是模拟i/o模块，费用相当昂贵。
（2） 设备故障率大大降低，且诊断方便，排除迅速。
devicenet由于仅用一条通讯电缆控制整个设备网络，使设备故障率大大降低；各站点通讯端子支持带电热插拔，若某一站点出现问题及故障排除，不影响网上其他站点正常工作。
采用数据通讯方式来控制各站，不但极大减少了传统点对点方式的电缆数量，也使故障环节大大减少，系统稳定性进一步提高。
通过设备网使mcc的集中控制的形式十分有效，极大方便了设备故障的诊断。例如对变频器的控制，由于采用mcc及网络控制方式，一百余台变频器仅有五种典型控制电路，便于记忆及故障查找。当某台变频器发生故障时，不但可以从总控室看到报警信息，还可以从网络扫描器或变频器的人机界面上获得报警信息，方便快捷。
（3） 系统监控更加方便、智能化。
通过rsview监控界面方式，中控室可以随时访问和控制设备网上的一些站点,根据需要调整控制参数又;可以监控网上设备的工作状态，例如电机电流、温度等参数，以确保各设备正常工作。
7. devicenet网络的维护及故障处理体会：
（1） 通讯干扰问题
我厂运转调试阶段曾经发生过某些站点的状态显示（控制室rsview人机界面）与其实际工作状态有时不相一致或控制命令执行不严格现象。经诊断及分析, 我们主要采取了以下措施。
1）. 检查并紧固各终端电阻，防止信号反射。
终端电阻是用来防止（降低）通讯信号反射。为检查终端电阻工作是否正常，可以在断电（只有在预防性维护或系统故障时才可以）的情况下，测量网上任何两个can-h（蓝色线）与 can-l（白色线）端子之间的电阻应在60ω-70ω左右即可（因我厂用的是菊花链结构）。
2）.可靠连接devicenet网络的接地导线，消除外界噪音干扰。
为防止环流，信号电缆的屏蔽线仅能在一端接地。接地点最好从最接近网络的物理中心站点处引出，以达到最佳效果，最大限度的消除噪音干扰.我厂的接地线是从plc机架的扫描器站点引出的.
接地方法为：将ｖ－与shield及drain与pe可靠连接
通过1），2）以上两种方法及定期pm检查就可确保网络通讯系统工作良好可靠。
此外，为确保通讯可靠，网络布线时应注意以下情况：
1）．为了避免通讯电缆受动力电缆干扰，通讯缆应单独布线。若通讯缆与动力缆共用线槽时，通讯缆应穿金属屏蔽管布线。
2）。站点之间相距较远或网络总距离较大时，应使用粗芯通讯电缆。
（2） 若某一站点的设备发生故障，而库存又没有同型号的备件更换，可能会造成麻烦。
若设备某站点发生故障，库存有同型号的备件，换上同型号的备件后，该站即可正常工作。若换上不同型号的备件，则该网络扫描器检测到的该物理站点（eds）与扫描列表(scan list)不一致.扫描器就会有报警, 该站也无法正常工作。这时，你不得不重新组态一下扫描列表再下装到扫描器，此站才能正常工作，这是一个应该注意的问题。
8.结束语：
无尘纸生产线由于采用了devicenet 现场总线控制技术，极大提高了控制系统的可靠性和实时性。利用现场总线技术进行生产线的自动化控制是一种理想的解决方案。现场总线技术的显著优点，决定着其广泛应用是控制领域的必然趋势。
国产显卡有望跻身游戏市场
Tizen设400万美元奖金APP开发投资赛
腾讯区块链的核心价值是什么
旷视的重构城市物联网生态方案
医疗可穿戴市场未来将如何发展
采用DeviceNet 现场总线控制技术的无尘纸生产线网络控
联想集团推出行业人工智能平台“联想AI平台”
2005年7月全球芯片销售额达181.1亿美元
STRATASYS发布新型原形制作打印机以及工装夹具制作软件和生产级设备
什么是云计算的可扩展性？
“边—云”一体化能给工业物联网带来什么价值?
【技术分享】如何实现建机装备接入基于Modbus的传感信号
浅谈封装原材料及辅助材料
3.5mm耳机接口已过时？微软申请新专利提供三种保留3.5mm耳机接口的方案
iphone8什么时候上市？iphone8最新消息：摩根银行对iPhone8很有信心，调高股票估价
稳压器五类故障问题及排除方法
VI Chip高压母线转换模块的特点及应用介绍
在治疗类领域中，触控一体机可以应用在哪些场景
TPS92310大功率LED驱动器的典型应用电路图
XL32F003Q32 QFN32封装 大资源64K的flash和8K的SRAM