DeviceNet总线在圆形料场堆取料机的应用

梅迎春，周铁梁

(华电重工股份有限公司上海技术中心，上海 200122)

1 圆形料场堆取料机概述

全封闭圆形料场堆取料机是近几年在国内得到广泛推广应用的散料堆取设备，较好地解决了储料场对其周围环境的污染问题，广泛应用于电厂、钢厂及矿山等领域。圆形料场堆取料机(如图1所示)工作原理为:进入圆形料场的带式输送机支撑于料场内堆取料机的中心柱顶部，输送来的物料通过堆料机在圆形料场内堆成环锥形料堆;刮板取料机沿料堆斜面将物料刮至中心立柱下圆锥料斗内，通过振动给料机和地下带式输送机将物料输出。

图1 圆形料场堆取料机

圆形料场堆取料机采用可编程控制器(PLC)控制，技术先进、自动化水平高，可实现机上无人操作，不仅可以提高整个输煤系统的生产效率和可靠性，而且可以提高大型储料场的自动化水平。将DeviceNet总线技术应用于圆形料场堆取料机的控制与通信系统，可进一步提高设备的自动化、智能化水平。总线技术可以降低昂贵的硬接线成本，实现硬接线I/O接口很难实现的改善设备间通信状况的功能，同时提供了相当重要的设备级诊断功能，实现设备故障的及时查找与解决，能更好地保证电厂、钢厂等企业的连续性生产。

2 DeviceNet总线

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。

DeviceNet现已被列入国际标准IEC 62026－3—2000《低压开关设备和控制设备 控制器－器件的接口》中，并已被列为欧洲标准，同时也是亚洲和美洲的标准。2002年10月DeviceNet被列入中国标准GB/T 18858．3—2002《低压开关设备和控制设备 控制器－设备接口(CDI)第3部分:DeviceNet》中。

DeviceNet总线是一种低成本的通信总线，它将工业设备(如限位开关、光电传感器、马达启动器、变频驱动器、面板显示器和操作员接口)连接到网络，实现了简单的工业设备与高端设备(控制器)之间的连接，如图2所示。

图2 DeviceNet网络示意图

DeviceNet的物理/媒体特性可总结如下:

(1)主干线－分支线结构;

(2)最多可支持64个节点;

(3)不用中断网络就可以解除节点;

(4)支持网络供电传感器及自供电执行器设备;

(5)接线错误保护;

(6)可选波特率为125，250及500 kB;

(7)每个电源最大容量可以达到16A;

(8)可以带电操作。

3 系统设计

下面以辽宁某电厂2台圆形煤场堆取料机为例，介绍DeviceNet总线技术在圆形堆取料机上的应用。这2台设备由华电重工装备有限公司设计制造，电控系统采用AB RSlogix 5000 PLC，堆取料回转机构以及取料刮板俯仰机构采用ABB ACS800变频器，刮板链条驱动采用ABB软启动器，上位机使用AB 2711P触摸屏，角度检测使用P+F编码器。

该项目中，PLC与变频器和编码器的控制与通信采用DeviceNet总线技术，其网络组态图如图3所示。该总线系统由1个 AB 1756DNB模块、3个ABB RNDA－01DeviceNet适配器以及3个总线接口型编码器组成。

图3 某圆形堆取料机DeviceNet组态图

1756DNB模块是DeviceNet设备与Logix 5000控制器之间的接口设备。RDNA－01 DeviceNet适配器模块用于把ABB传动控制器接入DeviceNet，该系统中，传动被当作DeviceNet网的从机。通过RDNA适配器模块可实现:发送控制命令给传动(启动、停止等)，发送电机速度或转矩给定值给传动，由传动读取状态信息和实际值，读写参数值，将传动的故障复位等功能。DeviceNet总线接口绝对值旋转编码器是一种用于监测或反馈旋转运动轴位、速度或加速度的数字式传感器，将数字信号形式传送至PLC或工业计算机等上位控制器进行处理，最终完成机械实时参量电气数字化过程。

在该系统中，3个变频器分别用于堆料回转机构、取料回转机构以及取料刮板俯仰机构。如果采用传统硬接线模式，只能得到变频器的少量开关量信息，但通过总线，不仅节省电缆，而且可以远程实时监控电动机电流、力矩、转速等信息。

对于检测上述3个机构角度信息的3个编码器，如果采用传统的快速并行线形式即硬接线形式的编码器，需要1根至少16芯的屏蔽电缆，由于传输距离长且与动力线并行，容易受到干扰，导致信号丢失，从而影响检测精度。而采用总线技术，只需1根4芯的DeviceNet电缆，信号传输稳定，不容易受到干扰，从而可保证检测精度。

4 结束语

本文介绍的2台圆形料场堆取料机已经稳定运行2年，通过DeviceNet总线技术控制的变频器启/停信号、转速给定传输稳定，电动机电流及力矩反馈精确，编码器角度检测精准，得到用户好评。圆形煤场堆取料机采用DeviceNet总线通信技术，实现了全数字化通信和真正的分布式控制，提高了测试精度，增强了系统的自治性。在后续项目中，可以考虑把其他电气设备(如软启动器以及其他限位开关)的控制与通信也采用DeviceNet总线技术，进一步提高设备的智能化水平。

［1］程力．DeviceNet现场总线 MCC的构建与应用［J］．电站设备自动化，2006(3):1－17．

［2］王清和，迟继锋．圆形料场系统在煤炭储运行业的应用与推广［J］．西北煤炭，2007，5(3):26 －27．

［3］耿延兵．DeviceNet网络在选煤厂中的应用［J］．煤炭工程，2011(6):130－131．

［4］GB/T 18858．3—2002，低压开关设备和控制 设备控制器—设备接口(CDI)第3部分:DeviceNet［S］．