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  • 數字化制造

    S7-1200與絕對值編碼器PROFINET通信教程及工廠數字化轉型應用

    轉載 :  zaoche168.com   2022年10月27日

    今年的研究顯示,工廠自動化中新安裝節點的分布,工業以太網仍然顯示出最高的增長。用戶對 PROFINET的關注熱度不減,關于PROFINET工業以太網以及西門子PLC如何與編碼器走PROFINET通信成為我們用戶關心的熱點。

    目前全球都面臨著能源危機,能源價格飆升,同時氣候變化異常,凸顯出全球“雙碳”轉型的緊迫性。全球的制造企業面對不斷攀升的能源消耗壓力,進行數字化轉型是長期發展方向。

    我國則在“雙碳”目標下推動產業升級,下大氣力推動鋼鐵、有色、石化、化工、建材等傳統產業優化升級,加快工業領域低碳工藝革新和數字化轉型,傳統的工業設備都是大型機械。

    利用互聯網技術,通過數字化改造,使大型機械的運行都能實現數字化,則能提高生產過程可控性、合理計劃排程,減少能源資源浪費,構建高效、節能、環保的化工廠。

    數字化工廠就要提到工業以太網,以太網技術引入工業控制領域,其最主要的特點就是:

    1.由于是全開放、全數字化的網絡,不同廠商的設備很容易實現互聯,聯的設備多。

    2.由于以太網技術已經非常成熟,軟硬件成本低廉。

    profinet是我們比較熟悉的工業以太網了,profinet使用以太網和TCP/IP協議作為通信基礎,根據不同的應用場合定義了三種不同的通信方式:TCP/IP的標準通信;實時通信RTReal-time)和同步實時通信IRT。

    profinet的優點顯而易見

    l 布線簡單,可以環形、星形、樹形

    l 線材介質,可以銅纜和也可以光纖

    l 調試簡單,自動分配IP地址和設備名稱

    l 診斷方便,斷網自動連接

    l 高度集成,可以聯IO設備

    l 網絡抗干擾能力大幅提升

    數字化工廠就要數據源頭,絕對值編碼器作為數據傳感器,是數字工廠的關鍵元氣件,絕對值多圈編碼器作為機械運動感知的可靠的傳感器,參與到自動化控制,并參與到工業以太網通信,是CPS賽博物理里面在工廠數字化的一個重要環節。

    絕對值編碼器的作用既可以滿足現地自動化,也可以實現遠程數字化。

    01.首先是滿足各種自動化控制、雙路同步控制,以及前后工序同步的要求;

    02.然后是滿足各種安全性要求;

    03.再是通過絕對值編碼器位置傳感數據最優化的分析,使各種執行機構能在最低能效下完成目標動作,而且能監測機械運行狀態,體現工廠數字化的優勢,達到節能減排的目標。

    起重機是現代工業生產不可缺少的設備,廣泛地用于傳統工業中大型工件吊裝運輸作業,使用范圍廣,使用率高,能耗也高。對起重機進行數字化改造,使生產過程實現自動化和遠程數字化,提高設備利用率,定位準確率,降低使用能耗,提高設備安全性。


    Profinet編碼器在起重行業有哪些應用

    傳統的起重行業,典型的應用是大跨徑門機的同步糾偏,編碼器安裝在剛腿和柔腿的大車車輪上,對左右輪子位置的比較做同步糾偏。

    現代化的無人工廠起重機,起重機做區域自動運行,最典型的垃圾焚燒場的起重機。在大車 小車 和卷揚上各安裝有一個編碼器,組成x y z三維方向的位置數據,程序根據位置數據做自動化控制。

    還有一種是起重機通過同步自動控制功能來可靠地吊運大型構件,比如用2臺行車來吊裝一件超長的工件,這中間有前后吊鉤的同步,大車間距的同步 和前后小車的左右位置同步,必須非常準確的控制這個同步數據,如果稍有偏差這個工件就可能在吊裝中變形。

    采用PROFINET絕對值編碼器,這些自動化很容易實現,profinet工業以太網的特點是聯的多,一個網絡總線上可以有多個傳感器協同做同步控制。

    起重行業普遍采用西門子的plc,就我們用西門子PLC有將近20年了吧,之前都是300系列了,采用的profibus總線信號,后來升級到12001500系列,由于12001500PLC集成的profinet網口,所以基本都換成profinet編碼器了。

    我們就結合起重行業的特點來簡單說一下PROFINET網絡和profinbus總線比有哪些優勢:

    l profibus是總線通信協議,是以輪詢的方式,現場有干擾影響到一組數據,就會因此降速或者數據包丟失。而profinet不會出現這樣情況,profinet是工業以太網,是點對點一對一通信,使用的是IP地址,速度快,而且一條網線干擾也不會影響另外一條網線的通信。

    l 從線纜結構層面上來講,profibus的接頭復雜,屏蔽層或錫紙層有接錯或未接的,還有接地方面的問題。profinet使用的是標準接頭,比如做個RJ45接頭,即使技術不咋樣也不會出現大問題。網線的雙絞線要比PB電纜細,而且絞得密,用的是交換機,其性能和屏蔽更好。

    l Profinet設備通信是否正常有多種方式檢測:可以通過profinet設備的指示燈來判斷通信是否通上,因為profinet是以太網可以通過ping指令檢查網絡是否通,因為profinet走的是網線 也可以用網絡查線器查線路通斷。

    l 如果增加profinet設備不需要再增加PLC模塊,加交換機就行,硬件成本更低,可以聯的設備數量更多。

    l 再有采用了交換機,PLC上可以采集到的傳感器數量也可以更多,profinet一網到底,數據可以無線聯網,更容易實現工廠數字化。

     

    那么這些應用的profinet絕對值編碼器該怎么選呢?

    首先必須選機械齒輪多圈,機械齒輪從結構上講比電子計數多圈抗干擾要強,韋根、電池都要靠計數,計數方式只要干擾一來就有計錯的風險,所以就有數據出錯的可能,機械齒輪箱所有的位置都是一一對應的,干擾來了不可能出錯,所以也不懼任何干擾。

    其次我們的編碼器可不是簡單的模仿,而是根據國內實際工況做了重新設計,在輸入輸出都加了電源模塊隔離干擾,profinet通信板載就有2塊電源模塊,能有效防止電源干擾問題。

    再有我們的絕對值編碼器為全磁的設計,全磁的設計除了抗震動的好處外,還有抗潮濕的優點,很多進口品牌大多采用光學的碼盤設計,光學器件長期處于潮濕環境會降低絕緣,從而影響使用壽命,而全磁的設計可以做全防水封閉,現在節能減排數字工廠改造都是大型戶外機械,比如造船、鋼廠、水泥等戶外惡劣工況,全磁的機械齒輪絕對值編碼器使用壽命比光學的更長。

    因為我們的產品自主性較強,有了較多的profinet專用芯片的提前準備,所以profinet編碼器的貨源充足。

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