《计算机控制系统安装与调试教学课件作者刘伟项目七devicenet现场总线控制系统的设计与调试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机控制系统安装与调试教学课件作者刘伟项目七devicenet现场总线控制系统的设计与调试（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目七 DeviceNet现场总线控制系统的设计与调试,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接 任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,【任务要求】 （1）能够熟练进行DeviceNet现场总线物理层的设计与安装； （2）能够根据工程需要完成化学反应器控制系统的硬件连接； （3）能够根据工程需要完成化学反应器控制系统的软件设计及调试。 【任务分析】 在了解DeviceNet现场总线技术的基础上，完成化学反应器控制系统的硬件连接，应用组态王软件进行化学反应器加热系统的软件设计与调试。,下一页,返回,任务1 化学反应器控制
2、系统的硬件连接,【相关知识】 一、DeviceNet现场总线技术概述 DeviceNet是20世纪90年代中期发展起来的一种基于CAN（Controller Area Network）技术的开放型、符合全球工业标准的低成本、高性能的通信网络，最初由美国Rockwell公司开发应用。图7-1为系统的通信网络结构。 DeviceNet是一个开放式网络标准，其规范和协议都是开放的，厂商将设备连接到系统时无需购买硬件、软件或许可权。任何人都能从开放式DeviceNet供货商协会（ODVA）购买DeviceNet规范。任何制造DeviceNet产品的公司都可以加入ODVA并参加对DeviceNet规范进
3、行增补的技术工作组。开发DeviceNet产品所需的关键硬件可以从世界最大的半导体供货商那里获得。简单地说，DeviceNet具有以下一些技术特点。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（1）不必切断网络即可移除节点。 （2）网络上最多可以容纳64个节点，每个节点支持的I/O数量没有限制。 （3）使用密封或开放形式的连接器。 （4）可选用的数据通信速率为125 kb/s、250 kb/s、500 kb/s。 （5）支持点对点、多主或主/从通信。 （6）可带电更换网络节点、在线修改网络配置。 （7）采用CAN物理层和数据链路层规约，使用CAN规约芯片，得到国际上主要芯片制
4、造商的支持。 （8）支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送。 （9）采用逐位仲裁机制实现按优先级发送信息。 （10）具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（11）可调整的电源结构，可满足不同的实际情况；每个电源最大容量可达16A；电源内置过载保护；供电装置具有互换性。 （12）既适应于连接低端工业设备又能连接变频器、操作终端这样的复杂设备。 （13）得到众多制造商的支持，可实现不同厂商同类设备的互换。 （14）是一种低成本、高可靠性的数据网络，具有误接线功能。 二、DeviceNet现场总线物理层的设计
5、与安装 1. DeviceNet物理层的认识 一个基础的DeviceNet网络硬件如图7-2所示，由设备、主干线、分支线、终端电阻和电源组成。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（1）DeviceNet网络的拓扑（Topology）结构。DeviceNet网络系统采用主干线/分支线的拓扑结构模式。分支线可以挂带多个设备，并可采用总线型、星型、网型等分支结构形式，拓扑结构如图7-3所示。 2. DeviceNet物理层有关硬件设备 （1）通信线的选择。表7-1所示为通信线的选择。 （2）主干线的长度距离确定。圆电缆线（薄型和厚型）包裹5根线：一对缠扰线（红色和黑色）是2
6、4 V直流电源线，一对缠绕线（蓝色和白色）是信号线，还有一根储备线（裸露的）。扁电缆线包裹4根线：一对缠绕线（红色和黑色）是24V直流电源线；另一对缠绕线（蓝色和白色）是信号线。 主干线中任意两点间的最大距离依据设定的传输数据速率而定，具体见表7-2。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（3）分支线的累积长度距离确定。累积分支线长度距离是在网络系统中所有厚型或薄型分支线的总长度。总长度的限值依据数据的传输速率而定，如表7-3所示。 （4）直接连接与连接器。DeviceNet网络可以直接移动设备而不影响网络的功能。网线与设备的连接采用连接器（Connectors）。现场
7、安装的连接器分密封型（Sealed）和开放型（Open）两种类型，如图7-4所示。 密封型连接器又分为Mini型和Micro型，前者用于连接节点、薄型以及厚型电缆线，后者只连接薄型电缆线。 开放型连接器分为Plug-in与Fixed两种类型，Plug-in型用于电缆线与可连接的连接器的连接，Fixed型用于电缆线与设备固定型旋转终端直接连接。 密封型的连接器一般采用旋转接口，如图7-5所示。开放型连接器其接口采用插入接口，如图7-6所示。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（5）终端电阻的使用。在主干线的终端需要连接终端电阻，来降低和抑制干扰信号。终端电阻的选择依据电
8、缆线及连接器的类型。 针对圆形电缆线，如果主干线的末点采用的是密封型T形接头，则采用密封型终端电阻，如图7-7所示。其中密封公口形终端电阻采用罗克韦尔公司的1485A-TIM5，密封母口形终端采用TIN5。 如果主干线末点采用的是开放式节点，则采用开放式终端电阻，并连接在白线和蓝线上，如图7-8所示。 （6）电源的选择。DeviceNet网络需要配置电源，要求电源上升5%的目标电压所需时间不超过250 ms。同时还有以下要求：电源有自己的限流保护；网络系统的每一个节点都采用熔断器保护；电源的规格要求能满足每一个设备的功率要求；根据用户手册的方法来减低电源的热量。,上一页,下一页,返回,任务1
9、化学反应器控制系统的硬件连接,【任务实施】 一、网线的连接 在网络连接之前，首先需要做的工作是决定你的网络中需要多少根主干线和分支线，然后根据尺寸放线，把各线都准备好后再做连接工作。 1.安装开放型连接器 把网线的末端的外套层剥除6575mm，剥除金属网层6.4mm，如图7-9所示。 在网线末端套上一个长度为38mm的护套，覆盖暴露的导线，如图7-10所示。 把每一个导线的绝缘层剥掉8.1mm，如图7-11所示。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,2.安装Mini/Micro密封型连接器 清除网线端70 mm之内外层保护套上的涂层；从网线末端29 mm处剥掉外层保护套
10、；切除外部金属网层，电源及信号线的外部金属层；把导体修剪成同样的长度；安装连接器的硬件部件，如图7-12所示。 剥除各导线末端的绝缘层9 mm；把网线插入到连接器的带孔部件中，如图7-13所示；把网线上的轴套部件旋转紧固到连接器上；把后部螺母与轴套部件旋转紧固连接。 二、电源接头的安装 电源接头包括主干线的连接和电源的接入两个部分，仅适用于圆形电缆线。具体安装操作如下。 （1）网线准备和前面连接器的网线准备类似，把网线末端外部保护层剥除6575 mm，金属网保护层剥除6.4 mm，导体绝缘层剥除8.1 mm。,上一页,下一页,返回,任务1 化学反应器控制系统的硬件连接,（2）网线进入电源接头。
11、把接头盒盖子打开，用扳手松开边缘的密封螺母，把网线从密封螺母中穿入，然后固定密封螺母。 （3）把网线在接头中进行合理分布，最后按绝缘层的颜色，把各导体插入到接头中间的导电部分，固定在中间连接端子上，如图7-14所示。 （4）设备盒与设备口接头接线。 设备盒和设备口接线与电源盒类似，只是最后的网线与端子连接不同，设备盒接头接线如图7-15所示。,上一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,【任务要求】 （1）能够熟练掌握化学反应器控制系统的控制要求与分析； （2）能够根据工程需要完成化学反应器控制系统的软件设计与调试。 【任务分析】 在了解智能仪器组成
12、、原理、功用的基础上，有选择地阅读DeviceNet现场总线使用说明书，按照工艺要求实现化学反应器控制系统的软件设计与调试。 【相关知识】 一、化学反应器控制系统的控制要求 （1）物料平衡控制：流入量等于流出量流量控制；,下一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,（2）能量平衡控制：进入的能量、流出的能量和反应放出热的热量要平衡温度控制； （3）约束条件控制：防止工艺参数进入危险区域或在不正常工况下进行安全控制，如联锁、报警、选择控制等； （4）质量控制：一般的质量指标为转化率，要选择间接指标控制。 二、化学反应器控制的分析 由于反应器在结构、物料
13、流程、反应机理和传热、传质情况等方面的差异，因此自控的难易程度相差很大，自控方案的差别也很大，在此仅对化学反应器的基本控制方法予以简单介绍。影响化学反应的扰动主要来自外部，因此，控制外围是反应器控制的基本控制策略。采用的基本控制方法如下所述。,上一页,下一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,（1）反应物流量的控制。为保证进入反应器的物料的恒定，可采用反应物料流量的定值控制，同时，控制生成物流量，使由反应物带入反应器的热量和由生成物带走的热量也能够平衡。反应转化率较低、反应热较小的绝热反应器或反应温度较高、反应放热较大的反应器，采用这种控制策略有利
14、于控制反应的平稳进行。 （2）流量的比值控制。多个反应物料之间的配比恒定是保证反应向正方向进行所必需的，因此，不仅要在静态时保持相应的比值关系，在动态时也要保证相应的比值关系。有时，需要根据反应的转化率或温度等指标及时调整相应的比值，为此，可采用单闭环、双闭环比值控制系统，有时也可采用变比值控制系统。 （3）反应器冷却剂量或加热剂量的控制。当反应物的流量稳定后，由反应物带入反应器的热量就基本恒定。如果能够控制放热反应器的冷却剂量或吸热反应器的加热剂量，就能够使反应过程的热量平衡，使副反应减少，及时地移热或加热，有利于反应向正方向进行。因此，可采用对冷却剂量或加热剂量进行定值控制或将反应物流量作
15、为前馈信号组成的前馈-反馈控制系统。,上一页,下一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,（4）化学反应器的质量指标是最主要的控制目标。因此，对反应器的控制，主要被控变量是反应的转化率或反应生成物的浓度等直接质量指标，当直接质量指标较难获得时，可采用间接质量指标。例如，将温度或带压力补偿的温度等作为间接质量指标，操纵变量可以采用进料量、冷却剂量或加热剂量，也可以采用进料温度等进行外围控制。 【任务实施】 一、PLC编程 CompactLogix PLC的编程使用RSLogix 5000编程软件，关于RSLogix 5000软件的使用参见相关的罗克韦尔
16、PLC编程书籍及RSLogix 5000用户编程手册，具体过程本书不做详细介绍。其中CPU选型为1769-L32E，本地模块为1769-SDN，含模拟量和数字量。新建文件名为tank的项目。,上一页,下一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,1.输入/输出参数的设定 在Controller Tags参数目录下，定义需要的参数，具体设置如图7-16所示。 2.顺序控制分析 本任务控制可以采用步进控制方法，总共分成4个工步，分别是加料工位、进气工位、加热工位和卸料工位。关于控制的相关参数定义在main目录下，如图7-17所示。Array数组用来表示工步状态。 3.控制流程图 根据工步的控制要求，工步控制流程如图7-18所示。 4.形成梯形图 根据工步控制流程，形成梯形图。 二、RSNetWorx通信软件的设置,上一页,下一页,返回,任务2 基于DeviceNet现场总线的化学反应控制系统的软件设计与调试,RSNetWorx通信软件设置的具体操作步骤如下。 （1）双击RSNetWorx for DeviceNet图标和快捷方式； （2）启动R
