AH500及无线工业以太网在铝型材牵引机上的应用

/中达电通股份有限公司　唐跃跃/



AH500及无线工业以太网在铝型材牵引机上的应用

/中达电通股份有限公司唐跃跃/

摘 要：本文首先介绍了铝型材牵引机的工作流程和结构特性，继而对使用台达Ethernet控制牵引机的两个小车实现无线控制方案进行了探讨。从无线网络技术WDS设置、牵引机的配置、控制框架、软件设定等几个方面入手对电气控制进行了剖析。最后指出，Ethernet的无线工业Wi-Fi为工厂提供了更为方便、简约的控制接线方式，可实现快速联网、数据交换的长距离、多台机的联网集中控制。

关键词：铝型材牵引机；AH500；WDS；MODBUS TCP/IP

0　引言

伴随工厂自动化的发展，从集中控制到分布式现场总线控制，再到工业无线网络传输控制，现场布线从繁琐走向简化，最终实现无线连接，这种变化同时提高了控制的可靠性，降低了繁杂接线易引发的信号故障几率。在铝型材牵引机行业，牵引机的小车来回牵引移动的距离约为30～100m，如此长的接线和来回运动使现场布线成为一大难题，而使用可靠的无线传输技术则可以很好地解决此类问题。

1　铝型材牵引机的工作原理

铝型材牵引机是铝型材挤压机的配套生产设备，主要用于对铝型材挤压机的成型铝型材、棒材的牵引、锯切分离和传送。主要采用台达AH500的Ethernet的MODBUS TCP总线协议实现远程控制，通过其Ethernet模块（AH10EN-5A）的MODBUS TCP总线将控制两台小车动力的变频器连接起来，并使用无线技术将主控制柜的PLC和其移动的两台牵引机的PLC连接起来，省去大量的接线，减少故障点。工作流程如图1所示。

1）成型铝型材从模具出口出来。

2）主机通过Ethernet模块（AH10EN-5A）的MODBUS TCP控制小车1的动力变频器运动，钳夹夹住铝型材，用一定的力拉伸铝型材（速度模式扭矩限制），自动与挤压机的挤出速度实现同步，把型材从模腔中平直地引出，避免被挤压的型材长度等尺寸不均，防止型材悬弹、扭曲变形，提高型材的成材率和表面质量；同时以一定的张力牵引型材，使材料在张力下冷却，减少变形，使挤压时金属流动均匀，成材质量稳定，牵引铝型材同步往前走，并用锯刀锯断一次铝型材。

3）主机通过Ethernet总线反馈小车1和小车2的状态（运行状态、输出频率、输出电流、报警灯），通过编码器反馈给AH02HC，精确定位小车的位置；将小车1的速度传给小车2，使小车2的运动速度同小车1同步。

4）同步后，小车2夹住铝型材（速度模式扭力限定），以一定的拉力牵引向前，小车1此时松开夹具，往回走。再继续第一步的流程，当锯刀锯断后，小车2以高速牵引铝型材快速到达终点，再快速回来等小车1，继续执行第2步，进行循环不停车控制，提高生产效率。

图1　铝型材牵引机的工作流程

2　无线网络技术WDS在工业环境中的应用

当前，无线网成为家庭和中小企业组建网络的首选解决方案，并已实现广泛应用，但由于房屋的钢筋混泥土结构和复杂多样的格局，使得环境内无线信号衰减严重。使用无线Wi-Fi网络信号覆盖时，存在信号差或信号盲点的问题，此时WDS无线桥接功能应运而生，可以使两个或多个无线AP之间进行桥接，扩大无线网络的覆盖范围，提高远距离无线传输速率。

在铝型材厂，受到处都是铝型材、大功率变频器、高温等恶劣环境影响，信号干扰源大、衰减严重，而PLC的网络模块没有无线连接功能，只能插网线连接无线AP，再由无线AP组网。在两个小车上分别安装工业无线AP 1和2，并分别和小车上的PLC连接，在主机上安装一个工业无线AP做主AP，两台小车上的无线AP通过WDS功能桥接到主AP，组合成一个局域网，然后通过MODBUS TCP协议在主站和两个小车从站间进行数据的交换控制，如图2所示。

图2　无线AP组网

下面以台达DVW-W02W2-E2-CN为例，进行WDS设置。

1）在WLAN管理器-运行模式中，设置主机无线AP（见图3）。

图3　主机无线AP设置

2）在WLAN管理器-基本无线配置中，设置无线信号加密信息（见图4）。

图4　设置无线信号加密信息

3）设置从站小车LAN的IP地址，在基本配置-网络配置中，修改IP地址使其不相同，防止冲突，如192.168.1.6，保存，重启无线AP（见图5）。

图5　设置从站小车LAN的IP地址

4）在从站WLAN管理器-运行模式中，选择中继模式（见图6）。

图6　选择中继模式

5）在从站WLAN管理器-基本无线配置中，Site Survey扫描到信号列表中主机无线AP SSID号DELTA_11NG，点击连接。将加密信息设置成与主机相同，保存（见图7）。

图7　连接主机无线AP SSID号DELTA_11NG，将加密信息设置成与主机相同

通电时，10s的时间可实现通信，若拔掉网线后再插上，则0.2s左右的时间即可恢复通信，测试通信反应正常。主机如图8所示。

图8　主机内部

3　电气控制

表1为佛山地区一家铝型材牵引机厂制作的双头牵引机的配置表，代理商在单头牵引机的配置上直接添加了AH10EN-5A Ethernet网络模块，轨道上安装两台引车，牵引车移动距离大，使用工业无线AP DVW-W02W2-E2-CN做无线中继，可建立无线局域网络。

表1　双头牵引机的配置

4　软件设定

（1）AH10EN-5A网络参数设置（见图9）

图9　AH10EN-5A网络参数设置

（2）功能列表（见图10）

图10　AH10EN-5A功能列表

（3）资料交换设置（见图11）

图11　AH10EN-5A资料交换设置

（4）数据交换表（见表2）

表2　AH10EN-5A数据交换表

5　结束语

基于以太网的MODBUS TCP协议在工业上早有使用，大型工厂生产线上工人的缺乏促使工厂向自动化生产管理方向升级，对远距离、多台机的联网控制催生了可靠、稳定的工业无线联网技术。Ethernet的无线工业Wi-Fi为工厂提供了更为方便、简约的控制接线方式，可实现快速联网、数据交换的长距离、多台机的联网集中控制。