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避免重新设计控制面板

作者:www.cechina.cn2014.06.03阅读 5743

        当运动网络通讯出现错误或产生报警时,在考虑重新设计控制面板之前,先考虑如下四个可快速修复的替代方案:检查问题和解决方案、检查接线和设置、试着进行延时快速修复以及与噪音相关的快速修复。
        现场总线,比如EtherCATPowerlinkCANopenMechatrolink的使用越来越流行,正在逐步取代传统的运动控制通讯(+/-10 V, 或脉冲序列)。当现场网线受到噪音或者信号源延迟的影响时,就会造成数据丢包。数据包丢失时,用于定位的现场运动设备,就会基于前两个数据点,线性外推产生下一个数据点,从而确定电机应该在什么位置。
        在较短的时间长度内,足够多的数据包丢失,现场设备就会报警并停止运动;否则机器生产出来的产品就不合格。举个例子:在切割圆形时,如果数据包丢失,数据就会进行线性外推,这样切割出来的就不再是圆形了。
        一般情况下CONTROL ENGINEERING China版权所有,当用户发现这些报警时www.cechina.cn,包含这些设备的机器控制面板已经安装完毕,但是设备并没有严格按照设备用户手册的规定,正确地安装或者使用。这时,用户明白CONTROL ENGINEERING China版权所有,在项目时间要求内,不可能进行重大的重新设计,取而代之的是按照设备用户手册的要求,寻求快速修复方案,而不是重新设计控制面板来安装这些设备。下面的快速修复方案,也许会有帮助,尽管有些方案看起来与常识相悖,比如使用非屏蔽电缆来代替屏蔽电缆。


使用诸如Mechatrolink作为I/O和运动控制的现场网络总线,可以简化网络结构,减少接线,降低成本。图片来源:Yaskawa

        哪些修复可以提供帮助?
        排除故障的第一步:寻找某种方法,来确定哪些措施能快速修复,哪些不能。一种方法是找到一个可由主设备或者由从设备来实现的丢包计数器。在EtherCAT驱动中,同步错误计数器都会记录下每次数据包丢失。检查这些监控器,用户可确定计数器增长的速度,从而可以确定快速修复是否会促进或降低丢包速率。
        没有计数器时,若响应数据从现场设备发出,则可以考虑修改主站的应用代码,由主站自主执行监视功能。如果修改主站的应用代码不可行,那么,可以通过弄清驱动上报警出现的频率,观察快速修复安装前后,报警出现的频率是加快了还是降低了。


对于计算机数控机床的运动控制通讯,当通讯过程中出现数据包丢失时,会使用线性插值,而这会导致返工或废品的出现。

        检查接线和设置
        排除故障的第二步:检查接线错误以及通讯设置的兼容性。网络规格书和网络在现场设备上的应用之间还是有差别的,这会导致通讯的不兼容。以下是检查的清单:
        ■ 检查所有联网设备的用户手册,确定它们是否支持主站正在所使用的网络通讯周期。例如:基于以太网的网络可以运行在31.25毫秒,但并不是所有联网设备都可以运行在此速度上。目前,在工业领域内,最快的通讯周期,是应用于伺服驱动器上的125毫秒。
        ■ 检查所有联网设备的用户手册,确定是否有通讯电缆长度的限制。基于以太网的网络制造商宣称:通讯电缆最长可达100米。但并不是所有的设备,在连接电缆为100米时,仍能保持通讯信号的稳定。
        ■ 检查通讯电缆接线,比如,通讯电缆是否插入到正确的端口(从一个设备的输出端口,到下一个设备的输入端口)。
        ■ 检查是否需要终端电阻,如果需要则应安装。CANopen等网络在网络的始端和终端均需要终端电阻。
        ■ 检查网络安装规格书,确定是否需要中继器,检查网络上的设备数量是否超过最大数量。某些网络,必须利用中继器控制工程网版权所有,才能实现标称的、网络允许使用的最大数量设备。


网络拓扑结构能够产生延时,尤其是使用从市场上直接购买的网络集线器。在某些应用领域,使用总线型网络结构也许能运行的更好。

        尝试延时相关的快速修复
        如果主站基于个人计算机,那么关闭某些计算机程序,使处理器可以将更多的时间用于网络通讯。提高通讯任务的优先等级对通讯也有帮助。
        从网络中移除网络集线器,将网络拓扑结构修改为直线结构。从市场上直接购买的网络集线器,有时并不是专门为工业网络通讯设计的,会增加网络的延迟。即使是工业网络集线器,如果安装不好,也会因为噪声造成数据包丢包。从系统中移除集线器也许会有助于通讯。
        增加主站通讯的通讯周期。设置更长的通讯周期,使其有更长的时间窗确保数据包按时到达,而不会被当作丢包处理。
        检查主站的通讯周期。在某些情况下,主站的基础时间是0.333毫秒,主站使用的通讯周期则是基础时间的倍数。如果倍增器是3倍,那么通讯周期就是0.999毫秒,这和1.000毫秒是不一样的。在这种情况下,可将基础时间修改为0.250,通讯周期的倍增器设置为4。
        修改网络时钟同步的方法。在某些网络中,如EtherCAT,可以用不同的方法实现时钟同步,包括将主站作为网络的参考时钟,或者利用网络上的第一个从站作为网络的参考时钟。使用主站作为参考时钟可能会造成网络延时,尤其是在主站执行多任务时,比如作为通用PC使用时。将网络参考时钟切换到网络上的第一个从站,可以提高网络的同步性,降低网络延时。
        尝试噪音相关的快速修复
        切换屏蔽通讯电缆到非屏蔽通讯电缆。许多现场网络总线,如EtherCAT、 Powerlink 和 Mechatrolink,都是基于以太网的。屏蔽以太网线可从市场上直接购买。如果使用屏蔽通讯电缆,但是电缆被包裹在内部,那么需要检查屏蔽线与连接器的金属部分连接是否完好;否则的话,屏蔽就没有接地。从屏蔽电缆切换到非屏蔽电缆也许可以改善通讯。


当在通讯电缆上使用铁氧体磁芯时,两次(一个回路)均通过铁氧体磁芯相较于一次通过的屏蔽功能要好

        在通讯电缆上使用铁氧体磁芯。两次(一个回路)通过铁氧体磁芯和一次通过铁氧体磁芯,在屏蔽功能上会有差异。相比一条通讯电缆的两端都套上铁氧体磁芯,将一个铁氧体磁芯套在电缆上,更有助于提高屏蔽能力。
        通讯电缆的长度。要准确的描述噪音的特性并不总是一件容易的事情。有时候使用较短的电缆会好一些,但是有时候使用较长的电缆同样也不错。在快速修复时,可对两者分别作测试。
        布线时,远离动力电缆。动力电缆或导体,如主电源线或马达动力电缆会对网络线造成干扰。布线时,网络线与强电电缆或导体之间的距离应不小于30cm。
        允许主站数据重发。在通讯周期内,如果网络支持重新发送丢失的数据,或者“数据重试”,那么在主站中启用该功能,就可给丢失的数据一个重新发送的机会。由于Mechatrolink网络支持该功能CONTROL ENGINEERING China版权所有,所以所有的Mechatrolink主站均利用了该功能。
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