通訊技術的不斷發展進步，引發了工業控制領域控制方式深刻的技術變革。控制系統結構向網絡化、開放性方向發展將是控制系統技術發展的主要潮流。總線、運動控制網絡及以太網等作為目前應用最為廣泛應用的控制通訊技術，在工業自動化和過程控制領域得到了越來越多的應用。輪胎制造業的興盛把中國的橡膠機械行業推到了世界橡膠行業制造的前沿位置。伴隨著輪胎制造商們最求更大的產能和更高的效益，輪胎制造機器的控制也被提升到一個新的高度。筆者結合自己的應用體會，以輪胎制造過程當中控制相對復雜的輪胎一次法成型機為例，對通訊網絡在其間的應用作簡單的介紹。一般來講，控制系統網絡可分為3層：信息層、控制層和設備層(傳感/執行層)。傳統的控制系統在信息層大都采用以太網，而在控制層和設備層一般采用不同的現場總線或其他專用網絡。在輪胎成型機電控系統的網絡結構中我們就依據三層理論搭建了一個交互式的控制網絡。如圖1：
圖1：輪胎成型機電控系統 系統說明
該套控制系統的PLC為施耐德公司的Premium系列的集成了以太網和Canopen總線接口的CPU－TSX574823，HMI為施耐德公司的XBTG5330，該HMI集成了以太網接口，遠程IO為菲尼克斯公司的支持Profibus-DP總線的分布式IO。變頻器和伺服驅動器均為施耐德產品。在該套電控系統中，信息層的主站PLC和HMI信息交換部分我們使用的是以太網通訊，控制層的和遠程IO的通訊部分我們采用了Profibus-DP總線，而設備層的控制變頻器部分用的是Canopen總線，控制伺服驅動部分我們采用的是運動控制網絡SERCOS（光纖環網）。下面為幾種通訊方式的簡單介紹：
如表1：網絡通訊通常有7層：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。通過TCP/IP的通訊方式，不同的工控產品供應商雖然在物理層和數據鏈路層都遵循IEEE 802.3標準，并且與TCP/IP兼容，但是由于通過不同的通訊協議，對不同的層進行操作。導致了不同的供應商提供的產品互相之間不能操縱的局面，鑒于這種情況，我們的PLC和HMI選用了具有相同應用層協議的產品，即應用層都支持Modbus協議的產品。通過這種通訊方式，HMI和PLC可以通過雙絞屏蔽線（電纜的長度不超過50米）以10Mb/s的速度進行數據交換。該通訊速率完全能滿足需要對大數據量、高速度數據交換的場合要求。
圖2：變頻器ATV31 的控制部
圖3：串行光纖鏈路 在該系統中，通過簡單的IP地址分配就可以使用以太網進行同信息層的數據傳輸，我們在人機界面中可以對整臺機器狀態進行監視，對報警和錯誤進行處理，還可以通過簡單的操作完成配方的切換，來達到生產不同規格輪胎的目的，從項目的實施效果來看，以太網完全能夠滿足我們預期的大數據量，高速度實時通訊的要求。
技術特點：
●以太網超大的帶寬、
●標準化的物理層和數據鏈路層
●在工廠（信息層）中的廣泛的流行程度
現場總線
Profibus-DP 總線
PROFIBUS根據不同的控制要求有多種系列，其中PROFIBUS-DP可實現高速傳輸，適用于分散的外部設備和自控設備之間的高速數據傳輸。采用RS485通信標準，傳輸速率從9.6Kbit/s到12Mbit/s，傳輸距離100～1200m（與傳輸速率有關）。物理介質通常采用雙絞屏蔽電纜，總線接頭采用9針D型插頭接線，方便簡單、容易擴展。PROHBUS-DP是以令牌傳遞方式工作的總線，即在一個邏輯環中，主站成為一個確定時間窗口的令牌保持者，在這個時間窗口內，擁有令牌的主站能與其他從站通信，其數據鏈路協議是主從方式的令牌傳遞，主站與從站之間以主從方式通信，各主站之間由令牌協議決定總線數據發送權。
在該系統中，考慮到機器比較復雜、數字量點多且分散的特點，我們選用了使用PROFIBUS-DP通訊協議的菲尼克斯分布式IO的方案，通過各從站相對集中的數據采集，和各從站和主站之間的相對分散，我們很好地解決了線路搭接復雜，效率低的問題。
技術特點：
●PROHBUS-DP是以令牌傳遞方式工作的總線
●較強的抗干擾能力
●良好的產品兼容性
Canopen總線
Can是由ISO定義的串行通訊總線，由德國Bosch在1980年為汽車行業而研發,如今已廣泛應用于工業控制領域, CAN-bus網絡采用直線拓樸結構，總線的2個終端需要安裝120Ω的終端電阻；如果節點數目大于2，中間節點不需要安裝120Ω的終端電阻。對于分支連接，其長度不應超過0.3米；如果應用CAN-bus高層協議，將有更嚴格的要求。CANopen 是CAN應用層協議，它基于信息廣播的通訊概念：每一個連接到總線的站點都在接收其它站點的信息.然后決定他們的動作,是否回答相關指令。CAN 協議授權所有的站點同步訪問總線。然后根據COB-ID ( each request is sending with a COB-ID )給予優先權。
在該系統中，變頻器ATV31的控制部分（如圖2），考慮到節省模擬量模塊和接線簡便，我們選用了使用變頻器自身支持的總線方案，通過SDO和PDO的有機結合，我們使用發送命令字，監控狀態字的方法，使調速控制變得更加簡單。
技術特點：
●CANopen網絡中，則采用了中心授權機制，通過一個NMT-Master對網絡進行管理
●CANopen的通信機制簡單，可以降低設備的復雜程度
●適合于所有機械的嵌入式網絡
運動控制網絡
二十世紀九十年代初期問世的SERCOS（串行光纖鏈路）是第一種被廣泛采用的開放式運動控制網絡（IEC/EN 61491）。它采用光纖傳輸信號，速度快，抗干擾能力強，最多可帶254個節點。SERCOS可以高性能、穩定地運行，支持超過500余種標準IDN功能（IDN=識別號，用于訪問對象和屬性）。
在本系統中，如圖3：采用光纖環網的SERCOS伺服運動控制系統對成型機上的伺服電機進行控制,使每個軸的伺服驅動器與伺服運動控制
器之間的硬接線連接變成只需要用一根光纖連接，大幅減少了安裝時間和成本，提高了系統的可靠性，增加了系統抗電磁干擾的能力，也節省了控制機柜的空間。
技術特點：
●利用單一的網絡介質代替多達20根以上的硬接線
●具有較強的抗電磁干擾能力
●通過網絡，運動控制器可以直接對驅動器進行配置，避免采用其它單獨的驅動器配置軟件帶來的不便
●在設備替換時，自動對驅動器進行配置
·為運動控制器提供全面、豐富的驅動器診斷和狀態信息
·支持高分辨率、多轉絕對位置反饋
·支持數字式、高分辨率控制命令
·支持驅動器位置、速度、轉矩控制運行模式。其中，位置模式可以實現高性能的
應用總結
通訊技術的廣泛應用，極大的沖擊了傳統的控制方式。過去在控制中大量使用的數字量采集方式和模擬量控制方式，已被性能更高，操作更加簡便的，各種總線、網絡所替代。并且，以往復雜設備難以維護的局面，也由于使用規范簡潔的網絡得到大大改善。在該項目實施過程中，我們成功解決了一次法成型機要求的自動化程度高，響應速度快，精度高，操作要求簡單化這一系列難題。并最終得到用戶的認可。
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