基于PLC与Ethernet的饲料生产线控制系统设计

目前我国秸秆机械化加工水平低、利用成本高,造成了秸秆资源的严重浪费。为实现全自动化的饲料生产,提高生产效率,文章设计了基于西门子S7-200 SMART PLC与Ethernet通信的饲料生产线控制系统。该文重点开展了裹包生产线工艺流程设计、硬件系统选型、控制电路设计、软件系统I/O点分配和控制流程设计,实现了秸秆原料自动配比、混和搅拌、裹包贮存、现场监控、故障报警等功能。试验结果表明:此生产线可通过工控机或触摸屏全程控制配料和生产过程,智能化、自动化程度较高,满足国内畜牧业不断扩大的饲料消耗需要,适用于各类饲料生产行业。

Ethernet-APL推动流程工业现场网络的升级

Ethernet-APL改变了之前现场级网络连接的固有规定,尤其适用于流程工业。它采用单一协议实现端到端联网,可在长达1000 m的电缆长度线路上实现高速传输,同时也具备本质安全性,适用于潜在爆炸区域。

基于Ethernet-APL的新型工业控制系统设计

两线制以太网Ethernet-APL通信技术,以其供电、高带宽、远距离、防爆设计成为目前工业领域最具潜力的现场通信技术,国内产业链正在积极推动Ethernet-APL芯片、仪表、交换机、控制系统的研发。从工业控制系统角度,提出了Ethernet-APL新型工业控制系统可能的应用场景以及与之匹配的系统架构。同时,也对该控制系统的网络负荷、实时性、网络冗余、仪表IP分配等关键技术提出了设计方案。随着该技术的推广,将会助力仪表智能化及工厂智能制造的实现。

Ethernet-APL简介及在SIS系统的应用展望

简述了以太网高级物理层(Ethernet-APL)技术的发展历程。针对化工装置对全厂控制系统高可靠性和复杂性的要求,从新的以太物理层开放标准用于过程自动化和现场仪表的角度出发,阐述了APL技术的特点及在流程工业的应用优势。介绍并分析了以太网高级物理层在SIS安全仪表系统的应用前景和系统架构的特征,以期为推动APL技术的应用提供参考。

基于STM32F407的Ethernet-CAN总线转换器设计

针对远程监控CAN总线数据的需求,为实现CAN总线和PC之间的数据交互,设计了基于STM32F407的Ethernet-CAN总线转换器。该转换器以STM32F407为主控制器,利用其两路CAN和一路Ethernet接口实现总线数据转换,将CAN总线数据通过Ethernet接口接入到PC上位机,完成CAN数据的远程监控。该设计移植了LWIP协议栈与上位机进行远程通信,通过发送标准帧CAN数据和扩展帧CAN数据进行实验测试。实验表明,该转换器最慢可以在15 s左右完成100000次的CAN总线数据转换,其中CAN总线波特率设置为1 Mb/s,符合Ethernet-CAN总线转换器的设计需求。

Ethernet-APL控制系统防爆安全技术综述

基于高级物理层(APL)的以太网具有快速、安全、兼容和互操作性等特点,开创性地迎合了工业4.0时代新需求。支持Ethernet-APL控制系统信息层、控制层和设备层的以太网“一网贯通”,实现了工业过程自动化的信息技术(IT)与操作技术(OT)无缝融合,可将底层设备数据直接传送到较高层级的分布式控制系统(DCS)或云端。Ethernet-APL技术有望成为未来工业自动化的优秀技术,具有广阔的应用前景。通过介绍典型Ethernet-APL控制系统架构,提出了Ethernet-APL控制系统整体防爆安全设计原则和解决方案,并重点阐释了现场设备层两线制本质安全以太网(2-WISE)概念的技术要求与应用规则,旨在促进Ethernet-APL控制系统在石油化工等爆炸性危险场所的推广应用。

Ethernet-APL技术详解及应用展望

大多数工厂使用4~20 mA模拟信号作为传感器、执行器和过程控制系统之间的通信方式,重要的过程仪表都支持4~20 mA+HART的信号传输技术,但该技术在需要获取更多的过程值变量、诊断信息,或者用于配置设备等时暴露出很大的局限性。介绍一种全新的数据传输技术Ethernet-APL,该技术采用两线制、通信距离长、满足防爆需求、仪表信号和供电共线,实现从现场到应用层的无缝数据交换,满足现代工业数字化的应用需求。

Ethernet-APL工程规范中的实践规划示例

Ethernet-APL技术正式公布以来,在中国市场已有多个实施案例,标志该项技术已经走到试用推广的阶段。介绍了电源等级规定,以及6种APL主干线带电源的实践规划示例,同时分析了6种示例的局限性;介绍了将APL现场交换机通过光纤直接连接至工业以太网控制网络的标准交换机的方案。通过对两类APL拓扑结构的总结,为APL的应用推广提供借鉴。

基于EtherNet/IP协议的交互式机器人控制系统

本文提出基于EtherNet/IP协议的交互式机器人控制系统,该控制系统可广泛应用在自动化控制、工业生产自动化设备等领域,例如码垛、焊接、装配、切割等自动化设备。该控制系统包括以太网模块、控制柜控制模块、机器人运动模块、EtherNet/IP协议模块、地址功能映射模块、功能调用模块、机器人控制模块,通过EtherNet/IP协议与可编程逻辑控制器(PLC)通讯,以控制机器人或获取机器人相关参数数据。该控制系统利用以太网硬件使用广泛、PLC生产领域使用普遍等优点,可减少机器人硬件成本和培训成本,提高控制灵活性和通讯灵活性,广泛应用于工业自动化领域。

融合Ethernet-APL技术的ABB控制系统以及创新的工程执行方法

融合Ethernet-APL技术的ABB数字化控制系统和ABB Adaptive Execution工程执行方法实践--Ethernet-APL的出现,为工业自动化系统和仪表与数字化世界实现高效互联提供了物理层的解决方案。ABB作为支持Ethernet-APL标准制定和产品开发的主要厂商之一,积极开拓Ethernet-APL技术与自动化控制系统的深度融合,并推动其在大型能源行业工程项目中的应用和实践。

RTEthernet中改进的FTA时钟同步算法研究

针对以太网存在节点时钟漂移、网络链路延迟、同步能力差等问题,文中基于RTEthernet协议的通信原理,构建了时钟同步系统的模型。文中研究了RTEthernet的组成、工作原理,考虑了影响实时以太网时钟同步精密度的三大因素:漂移率、网络传输延迟和时钟拜占庭故障,并基于此分析了原始的FTA时钟同步算法,发现它在拜占庭故障增多的情况下容错性能明显降低,进而引入“容错中值”的思想进行改进并提出了RTE-FTM算法。通过CANoe仿真平台,对系统(7个节点)中存在2个拜占庭故障与不存在拜占庭故障进行对比分析。结果表明系统的精密度损失率降低了3.1%,并由此验证了该算法的收敛性和有效性。

基于Ethernet/IP总线的堆垛天车控制系统设计

针对传统碳素行业炭块堆垛天车控制系统存在的夹具下滑、炭块掉落等问题,设计了一套基于Ethernet/IP总线的控制系统。该控制系统以Compactlogix5000 PLC为主控平台,采用分布式控制系统架构,夹具起升机构采用ACS880系列变频器做速度闭环矢量控制,设计有零速悬停和直流强励磁防溜钩功能;每个炭块夹具增加了超声波开关以检测炭块夹持状态,有效解决了炭块夹持过程中脱落或掉块后继续提升的安全问题。

远程I/O网络由EtherNet/IP网络和ControlNet网络混合组态的实践应用

工业控制系统中的处理器对外的网络通讯一般都是通过通讯模块现实,通讯模块不一样,其组态方式也不一样。大部分的ControILogix系统都有控制器与远程I/O的通讯,一般是EtherNet/IP网络和ControlNet网络两种结构,这两种网络结构是单独使用的,他们的组态过程也不一样。ControlNet网络是一种能确保数据传送的网络,在新增设备或者新组态网络时,需要专用的网络规划软件进行规划,具有局限性,只有在确保预定性数据能在网络的周期刷新时间内传递成功,网络组态就算成功,ControlNet网络结构的通讯质量好且稳定,不容易受到干扰。EtherNet/IP网络是只要数据通道传送流畅就算是数据传送成功,它不能确保数据的传送,不能保证数据传送的质量,且容易受到外部干扰,但它不需要提前进行规划,在环境复杂、I/O数据交换量大和网络通讯大地方比较适合,应用也比较简单,没有局限性。随着信息自动化的发展,无线网络(Wi-Fi)的发展,以EtherNet/IP网络作为I/O远程网络被越来越多的人接受。主要介绍的是在以ControlNet网络结构作为I/O远程网络的4#烧结机配料系统,与新增的以EtherNet/IP网络结构作为I/O远程网络的远程机架进行连接组态的方法。

面向终端用户和设备制造商的Ethernet-APL

利用Ethernet-APL可与现场设备快速联接,实现流程自动化——Ethernet-APL(高级物理层)通过以太网协议实现与现场设备的无缝连接,从而大大简化了大型自动化网络的构建,并为流程工业的终端客户带来了极大的益处。从简单的传感器到复杂的分析仪器,我们发现在流程工业中已安装了数以百万计的设备,且每年还有数以百万计的设备在增加。

基于微处理器和多通信方式的大坝变形智能监测仪器的设计与实现

变形监测作为大坝安全状态感知的重要手段,具有测值直观、能全面反映大坝安全状态等特点,对保障大坝长期安全稳定运行具有重要的意义。目前大坝水平位移自动化监测主要使用引张线法、真空激光准直法及垂线法。尽管CCD垂线坐标仪已在大坝工程实践中广泛应用,可该仪器存在不支持现场配置、现场实时数据读取等不足,且无直接远程交互功能,需要接入其他采集装置或转接设备才能进行远程通信。本文设计的智能式CCD垂线坐标仪运用微处理器及以太网接口,不需要接入其他采集设备,可直接接入软件系统,解决了仪器集成复杂、传统通信方式不稳定等问题;并运用蓝牙通信和智能手机APP,解决了现场参数配置、实时采集显示的问题;提出了一种反馈式自适应调光技术,提高了仪器的自适应性和稳定性。

基于Ethernet/IP协议的数字化车间设备标准化模型建立与应用研究

特种加工设备作为数字化车间的重要组成部分,是智能制造或智能工厂不可或缺的重要基础单元,也是智能制造领域的重点研究方向。文章针对某航天数字化车间特种加工设备复杂数据的统一表达和设备单元组件的标准化要求,提出一种设备信息模型的统一化方法,在分析数字化车间设备架构、功能要求的基础上,搭建数字化车间设备组件的信息模型,明确信息模型的基础属性定义、模型建立方法,实现设备数据模型的标准化和一致化表达。基于Ethernet/IP协议完成可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)信息数据模型的实例化,确保搭建可靠的映射关系,达到数据一致化处理的目的,一方面为数字化车间设备数据的后续处理建立统一接口数据类型提供支持,另一方面为数字化车间内特种加工设备的快速实现提供切实可行的方法。

基于面向TTE的新型数据综合系统的设计与实现

针对传统总线无法实时网络传输,新型总线时间触发以太网(TTE)兼容IP协议和IEEE802.3协议,但TT业务和BE业务需设备满足TTE协议,实际工程缺少适用性的问题,设计了一种基于FPGA的时间触发以太网数据综合系统。该数据综合系统以FPGA作为核心控制器,千兆网作为主要通信接口,在满足高速率、高宽带、高灵活的前提下,设计出数据综合模块,将多种传统总线与TTE总线良好兼容。试验结果表明:系统在同步精度高达40 ns、通信抖动仅为392 ns的前提下,数据转换收发无误码现象。同时将多种数据混合编帧,具备极高的稳定性与灵活性,为TTE网络数据服务于实际工程提供了可靠的解决方案。

工业以太网环境下机器人数据采集系统应用研究

针对机器人控制器功能相对独立,外设对机器人运行状态数据采集比较困难的问题,提出通过Ethernet/IP工业以太网实现PAC控制器与机器人通信进行数据采集。构建基于EtherNet/IP工业以太网的FANUC机器人数据采集平台。介绍了FANUC机器人采集平台方案,分析了EtherNet/IP工业以太网协议机制,详细介绍了机器人工业以太网参数设置方法,PAC控制器与机器人通信原理,重点分析了通过EtherNet/IP工业以太网实现两种信息数据采集和交互实验过程。PAC控制器很能方便的采集到机器人运行状态和交互数据。在机器人控制器中追加EtherNet/IP工业以太网的协议软件,既不改变物理硬件组成,采集方案又简单,数据采集和交互方便,数据传输稳定,为智能制造系统集成打下良好基础,值得行业借鉴应用。

基于以太网技术的光电信号检测系统

针对光信号检测传输速率低、传输距离短及检测成本高等问题,结合EP4CE115F29C7N型芯片,设计基于以太网的光电信号检测系统。该系统将光电信号采集模块采集到的信号通过AD7606采样并进行预处理后存储到片外SDRAM,同时在UDP/IP协议基础上设计以太网通信模块,将数据通过数据包的方式发送到上位机,并基于LabVIEW设计光信号采集监控系统,实现对上传数据的滤波和实时检测。通过对比输入信号和LabVIEW监控系统显示信号的一致性,验证了系统的正确性。实验结果表明:该系统可以减少光检测信号远距离传输的数据损耗,提高光电信号的检测效率,有较好的实时性和可读性,且程序移植灵活,节约并缩短了光电检测成本和系统开发时间。

ARP协议仿真实验设计与实现

ARP协议是TCP/IP协议栈中重要的协议之一,掌握其工作原理对于理解局域网底层通信逻辑至关重要。文章不仅分析了同网段通信时ARP协议的工作原理,而且还分析了跨网段通信时ARP协议的工作原理,并给出了相关仿真实验过程。研究对于更好地理解和掌握ARP协议,解决在现实中遇到的网络问题具有实践指导意义。