本文論述了AB控制網(wǎng)的特點(diǎn)和通訊模式，并結(jié)合廈門卷煙廠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行淺析，闡述了控制網(wǎng)的應(yīng)用情況及其維護(hù)，對AB控制網(wǎng)的一些關(guān)鍵性問題進(jìn)行了探討。

　　

　　【關(guān)鍵詞】控制網(wǎng)；冗余網(wǎng)；膨脹煙絲；應(yīng)用

　　

　　中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

　　

　　Application of AB ControlNet to Product Line of Dry Ice Explode Tobacco

　　TONG QIANG， ZHANG JUN-YING

　　Qinhuangdao Tobacco Machinary Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066004,China

　　

　　Abstract　In this article the author generally analyses the characteristics and communication mode of AB ControlNet，combine with the network structure of Xiamen tobacco factory, and describes the application and maintenance of the controlnet, discuss some key problems that occur during the application of AB controlnet.

　　

　　Key words　ControlNet; Redundance Net; Dry Ice Explode Tobacco; Application　　

　　　　1　前言

　　　　廈門卷煙廠由國家**局的批準(zhǔn)建立一條CO2膨脹煙絲生產(chǎn)線，來滿足市場的需求。經(jīng)過協(xié)商，廈門卷煙廠CO2膨脹煙絲自動(dòng)系統(tǒng)采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)作為主控制網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是冗余雙網(wǎng)，運(yùn)行安全可靠，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，易于擴(kuò)展；系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。功能完善、便于操作。該系統(tǒng)是卷煙業(yè)ControlNet冗余網(wǎng)的成功運(yùn)用之一，達(dá)到了國內(nèi)外卷煙控制系統(tǒng)的**水平。該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功運(yùn)行了二年多，性能穩(wěn)定，已經(jīng)取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)將該系統(tǒng)采用的AB控制網(wǎng)介紹如下：

　　　　2　AB控制網(wǎng)的概述

　　　　AB控制網(wǎng)采用一種新的通信模式，即生產(chǎn)者/客戶(Producer/Consumer)模式，這種模式允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)，同時(shí)從單個(gè)數(shù)據(jù)源存取相同數(shù)據(jù)，它用于對時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸，是高速確定性的網(wǎng)絡(luò)。它允許傳送無時(shí)間苛刻要求的報(bào)文數(shù)據(jù)，但不會對有時(shí)間苛刻要求的傳送造成沖擊，它作為控制器和I/O設(shè)備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)的能力。該網(wǎng)絡(luò)具有如下優(yōu)點(diǎn)[1]：

　　　　① 網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)同步、信息吞吐量大、速度快、效率快，從而能實(shí)現(xiàn)精確的同步控制以及實(shí)時(shí)性高的網(wǎng)絡(luò)控制。

　　　　② 在同一鏈路上，采用多控制器控制相互獨(dú)立的I/O。

　　　　③ 節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級，以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。

　　　　④ 每幀信息都有CRC校驗(yàn)和其他校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低。

　　　　⑤ 有嚴(yán)重故障的節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)上切除，**網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

　　　　它作為控制器I/O設(shè)備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有的I/O和DH+鏈路的能力。完全可以滿足卷煙企業(yè)的生產(chǎn)要求。

　　　　3　CO2膨脹煙絲生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

　　　　廈門卷煙廠采用集散型測控管理系統(tǒng)，設(shè)一個(gè)中心控制室主站和四個(gè)分現(xiàn)場(見圖1)。各PLC站之間通過ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊，中控室四臺PC機(jī)和服務(wù)器通過以太網(wǎng)通訊。現(xiàn)場測控由PLC完成，數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析由工作站計(jì)算機(jī)承擔(dān)。各分站獨(dú)立運(yùn)行。通過網(wǎng)絡(luò)分享信息資源；中控室可監(jiān)控各分站的運(yùn)行，實(shí)行優(yōu)化調(diào)度。主控制網(wǎng)ControlNet冗余網(wǎng)下掛4臺型號為1756-L55M13的PLC，分別控制冷端、熱端、進(jìn)料端和出料端四個(gè)分站。根據(jù)各分站的不同情況，各PLC還通過DeviceNet[2]掛接若干個(gè)FLEX I/O和變頻器等；冷端和熱端的PLC還通過DH+網(wǎng)帶了一定數(shù)量的型號1747-K524的SLC，用于監(jiān)控燃燒爐、壓縮機(jī)等比較獨(dú)立和分散的設(shè)備。這三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是卷煙行業(yè)比較常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，*一層信息層采用以太網(wǎng)，用于全廠的數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)查詢和程序的維護(hù)；*二層自動(dòng)化控制層采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)時(shí)I/O控制、報(bào)文傳送。*三層設(shè)備層，用于底層設(shè)備的低成本、高效率信息集成。

　　

　　圖1　廈門CO2膨脹煙絲生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)具有吞吐量高、資源共享、傳輸介質(zhì)為同軸電纜或光纖、支持冗余介質(zhì)、體系結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)。當(dāng)通信速度為5Mb/s時(shí)，網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間較小可達(dá)到2ms，可尋址節(jié)點(diǎn)數(shù)為99個(gè)，同軸電纜傳輸距離達(dá)3km(光纖介質(zhì)使用中繼器時(shí)可達(dá)到30km)。這種通訊速度和距離在卷煙行業(yè)的應(yīng)用是綽綽有余的，可根據(jù)距離或廠房的實(shí)際情況選用同軸電纜或光纖。

　　　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)高速確定性冗余網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)一條網(wǎng)線中斷時(shí)，另一條網(wǎng)線會立刻工作，對通訊和控制沒有任何影響，**安全生產(chǎn)。

　　　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和編程簡單，通過ControlLogix Gateway，它能實(shí)現(xiàn)與Ethernet （以太網(wǎng)）、DeviceNet（設(shè)備網(wǎng)）、RIO（遠(yuǎn)程IO）、DH（數(shù)據(jù)高速公路）網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。這種靈活的連接方式使擴(kuò)容升級很容易，如煙廠需要再增加其它設(shè)備，只需再添加PLC，對原有系統(tǒng)不須更改。又如掛接到DeviceNet上的控制馬達(dá)的變頻器或軟啟動(dòng)器，可直接通過觸摸屏或由PLC向設(shè)備發(fā)送命令、控制設(shè)備的運(yùn)行，又可以從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)、監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)、操作方便。

　　　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)支持主從通信、多主通信、對等通信及這些通信的任意通信的混合形式。對輸入數(shù)據(jù)和對等通信數(shù)據(jù)實(shí)行多信道廣播，通信形式可以組態(tài)選擇，應(yīng)用靈活，并可以改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的性能。在傳送對時(shí)間有苛刻要求的控制信息的同時(shí)，對其他無時(shí)間苛求的信息也能傳送。在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)刷新周期內(nèi)，對時(shí)間有苛求的信息是一定要傳輸?shù)摹＿@就**了控制的實(shí)時(shí)性和可靠性，在AB公司的一些應(yīng)用軟件上(如：Panelbuilder32)編輯Tag時(shí)，有scheduled和unscheduled兩個(gè)選項(xiàng)，可以對信息的傳送方式進(jìn)行選擇。

　　　　4　通信模式

　　　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)是基于開放網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種新的“生產(chǎn)者/客戶”通信模式。它允許網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)，同時(shí)從單個(gè)的數(shù)據(jù)源存取相同的數(shù)據(jù)。基于這種生產(chǎn)者/客戶模式網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：①提高效率。數(shù)據(jù)源一旦發(fā)送數(shù)據(jù)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)接收數(shù)據(jù)，報(bào)文通過目錄來識別的。②精確的同步化。更多的設(shè)備能夠加到網(wǎng)絡(luò)上，但不需要增加網(wǎng)絡(luò)的通信量，并且所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)。

　　　　（1）傳統(tǒng)的源/目的網(wǎng)絡(luò)模式特點(diǎn)

　　　　①需要多個(gè)數(shù)據(jù)包傳送相同的信息到多臺設(shè)備；

　　　　②數(shù)據(jù)到達(dá)不同的目的地的時(shí)間不同；

　　　　③產(chǎn)生附加的網(wǎng)絡(luò)通信量，影響網(wǎng)絡(luò)性能；

　　　　④報(bào)文發(fā)送和對時(shí)間有苛求的I/O數(shù)據(jù)，需要使用不同的網(wǎng)絡(luò)。

　　　　（2）生產(chǎn)者/客戶網(wǎng)絡(luò)模式特點(diǎn)

　　　　①多個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠從單個(gè)生產(chǎn)者(數(shù)據(jù)源)接收數(shù)據(jù)；

　　　　②節(jié)點(diǎn)能夠同步化(多信道廣播)；

　　　　③優(yōu)化的帶寬潛力能用于增強(qiáng)系統(tǒng)功能；

　　　　④使用同一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編程和I/O信息傳送。

　　

　　　　5　廈門卷煙廠膨脹煙絲生產(chǎn)線AB控制網(wǎng)的應(yīng)用情況及其維護(hù)

　　　　廈門卷煙廠的控制網(wǎng)絡(luò)從運(yùn)行到現(xiàn)在比較穩(wěn)定。曾經(jīng)出現(xiàn)過一次單網(wǎng)斷開的故障，由于有冗余雙網(wǎng)，對生產(chǎn)沒有造成影響。這次故障是由于誤操作把其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)斷開所致。經(jīng)過檢修，很快恢復(fù)正常。

　　　　廈門卷煙廠膨脹煙絲生產(chǎn)線的ControlNet網(wǎng)絡(luò)為總線型，網(wǎng)絡(luò)兩端各有一個(gè)中端電阻，傳輸介質(zhì)為同軸電纜，電纜有五層屏蔽。采用同軸電纜使維護(hù)比較簡單。ControlNet采用的組態(tài)軟件是RSNETWORX，它能提供一個(gè)圖形化的網(wǎng)絡(luò)視圖(見圖2)，具有在線和離線組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的能力。這個(gè)軟件是配置控制網(wǎng)和維護(hù)控制網(wǎng)*的軟件。

　　

　　

　　　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，首先觀察PLC部分1756-CNB網(wǎng)卡通訊燈，如發(fā)現(xiàn)A網(wǎng)和B網(wǎng)的通訊燈紅綠交替閃爍，則說明通訊異常，如果只有其中的B網(wǎng)故障，可直接將其斷開，這不影響網(wǎng)絡(luò)通訊和正常生產(chǎn)。將故障網(wǎng)斷開逐段檢查，直到查出斷點(diǎn)，如果硬件檢查不出問題，可啟動(dòng)RSNETWORX，檢查網(wǎng)絡(luò)配置是否正確，如不正確，可用原有備份的網(wǎng)絡(luò)配置程序重新下載到PLC中，必要時(shí)可**行修改再下載。

　　

　　　　6　總結(jié)

　　　　總體上，ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種**的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺，是規(guī)模龐大、擴(kuò)容簡單、安全穩(wěn)定、技術(shù)**的PLC冗余控制網(wǎng)，能**煙廠的連續(xù)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)，完全可以滿足卷煙行業(yè)的需要。

西門子CP243-1接口模塊 型號6GK7243-1EX01-0XE0 通信處理器 CP 243-1，用于將 SIMATIC S7-22X 連接至 工業(yè)以太網(wǎng)； FTP 客戶端通信； HTTP 服務(wù)器；FTP 服務(wù)器； 電子郵箱客戶端西門子CP243-1接口模塊 型號6GK7243-1EX01-0XE0 通信處理器 CP 243-1，用于將 SIMATIC S7-22X 連接至 工業(yè)以太網(wǎng)； FTP 客戶端通信； HTTP 服務(wù)器；FTP 服務(wù)器； 電子郵箱客戶端

概述

將 S7-200 連接到工業(yè)以太網(wǎng)

1 個(gè) RJ45 10/100 Mbit/s 全/半雙工接口，帶有自感應(yīng)/自動(dòng)協(xié)商和自動(dòng)交叉功能

通訊服務(wù)：

編程器/OP 通訊

S7 通訊

使用 STEP 7-Micro/WIN 通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)、遠(yuǎn)程編程和維修（程序下載和上載，狀態(tài)）

CPU/CPU 工業(yè)以太網(wǎng)通訊（客戶機(jī) + 服務(wù)器，8 個(gè) S7 連接 + 1 個(gè)編程器連接）

IT通訊

Web 功能

E-mail 功能

FTP 客戶機(jī)功能，用于程序控制的數(shù)據(jù)通訊（例如 DOS、UNIX、Linux、嵌入式系統(tǒng)）

帶有 8 MB 儲存器的 FTP 服務(wù)器

通過一個(gè) S7 OPC 服務(wù)器（例如 SOFTNET-S7 或 S7-1613），可以在 PC 應(yīng)用程序中對 PLC 數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理

 

西門子CP243-1接口模塊 型號6GK7243-1EX01-0XE0 通信處理器 CP 243-1，用于將 SIMATIC S7-22X 連接至 工業(yè)以太網(wǎng)； FTP 客戶端通信； HTTP 服務(wù)器；FTP 服務(wù)器； 電子郵箱客戶端

 

集成

安裝有 CP 243-1 IT 的 S7-200 的通訊功能

技術(shù)規(guī)范

商品編號

6GK7243-1EX01-0XE0

產(chǎn)品類型名稱

CP 243-1

傳輸速率

 

傳輸率

 

● 在*一個(gè)接口處

10 ... 100 Mbit/s

接口

 

接口數(shù)量 符合工業(yè)以太網(wǎng)

1

電氣連接數(shù)量

 

● 在*一個(gè)接口處 符合工業(yè)以太網(wǎng)

1

● 適用于電源

1

電氣連接規(guī)格

 

● 在*一個(gè)接口處 符合工業(yè)以太網(wǎng)

RJ45 端口

● 適用于電源

3 針端子排

 西門子編程電纜6GK1571-0BA00-0AA0  PC 適配器 USB A2 USB 適配器 (USB V2.0)用于連接 PG/PC 或筆記本年腦連接 SIMATIC S7，通過 PROFIBUS 或 MPI 包含 5m USB 電纜， 可使用 0.3m MPI 電纜 操作系統(tǒng) Windows XP/Vista/ Windows 7 32/64 位 和更高的

概述

USB 適配器用于通過 USB 接口將 PC/便攜式 PC 和 SIMATIC 編程器/PC 連接到 SIMATIC S7 自動(dòng)化系統(tǒng)。

用于連接至 USB 1.1、2.0 和 3.0 接口。

從 USB 接口供電

PROFIBUS 接口，高達(dá) 12 Mbps

支持路由

自動(dòng)傳輸速率和程序文件搜索

可在 Windows XP SP2 以上操作系統(tǒng)中運(yùn)行

從 Windows 7 起，也可以用于 64 位系統(tǒng)

供貨范圍：

PC 適配器 USB A2

含有 PC 適配器 USB A2 的驅(qū)動(dòng)程序的 CD

USB 電纜

MPI 電纜，0.3 m

應(yīng)用

PC 適配器 USB A2 可將帶有 USB 接口的 SIMATIC 編程器/PC 和 PC 連接到 PROFIBUS 以及 SIMATIC S7 的多點(diǎn)接口 (MPI)。

可用于 Windows XP SP2 及更高版本，并支持所有 MPI 和 PROFIBUS 傳輸速率。

西門子編程電纜6GK1571-0BA00-0AA0 

設(shè)計(jì)

USB 端口

帶 9 針 sub-D 插口的適配器，用于連接 PROFIBUS 或 MPI

功能

PC 適配器 USB A2 可在 USB V1.1 端口以及 USB V2.0 或 USB V3.0 端口上使用。用戶可通過該適配器并借助于 PROFIBUS 和多點(diǎn)接口 (MPI) 來執(zhí)行編程器和 PC/OP 功能。每個(gè)編程器/PC/操作員面板僅可操作一個(gè) USB A2 PC 適配器。

PC 系統(tǒng)的 USB 接口直接為 USB A2 PC 適配器供電。

以下軟件包支持 USB A2 PC 適配器：

STEP 7

TIA Portal

NCM PC

SIMATIC PDM

Drive ES

診斷

三個(gè) LED 燈可用于診斷 USB A2 PC 適配器。通過這些 LED 燈，可快速檢測各種工作狀態(tài)和信號狀態(tài)。

西門子編程電纜6GK1571-0BA00-0AA0 

 西門子有源總線模板高性能型6ES7195-7HD10-0XA0大量現(xiàn)貨 SIMATIC DP，總線模塊，針對 ET 200M 用于安裝 2 個(gè) IM153-2 Red. 針對插拔功能 運(yùn)行期間

 

概述

帶有不同接口模塊的 ET 200M 系統(tǒng)可用于 S7-300 I/O 模塊的分布式應(yīng)用。取決于應(yīng)用目標(biāo)，您可選擇成本和功能為適合的IM:

IM153-1 標(biāo)準(zhǔn)

IM153-1 是一款價(jià)格合理的版本，適合于制造環(huán)境中的大多數(shù)應(yīng)用。它允許使用多達(dá) 8 個(gè)的 S7-300 I/O 模塊。

IM153-2 高性能型

IM153-2 高性能型可滿足制造業(yè)的更高要求，如 F 技術(shù)或與時(shí)鐘同步相關(guān)的高性能。此接口模塊也可用于過程領(lǐng)域中的 PCS 7。該 IM 可冗余使用，支持那些在控制現(xiàn)場所需的典型功能。例如，這樣的功能包括時(shí)鐘同步以及精度達(dá)到1ms的時(shí)間戳

6GK7243-1EX01-0XE0   西門子CP243-1接口模塊

6GK1571-0BA00-0AA0  西門子編程電纜  

6ES7277-0AA22-0XA0   西門子EM277模塊

6EP1334-3BA10 西門子工業(yè)電源

6ES7322-1FF01-0AA0   西門子SM322模塊

6AV6648-0CC11-3AX0 西門子SMART 700觸摸屏

6GK7343-1EX30-0XE0  西門子CP343-1以太網(wǎng)通訊模塊

6ES7317-2EK14-0AB0  西門子CPU317-2PN/DP,1MB內(nèi)存

6ES7195-7HD10-0XA0 西門子有源總線模板高性能型

6ES7288-3AM06-0AA0 西門子SMART，EM AM06，模擬量輸入/輸出模塊，4 輸入/ 2 輸出

6ES7901-3CB30-0XA0  西門子編程/通訊電纜,PC/PPI,帶光電隔離

6ES7901-3DB30-0XA0 西門子編程/通訊電纜,PC/PPI,帶光電隔離,USB接口

6GK1503-2CB00 西門子光鏈路模塊，含信號 觸點(diǎn)和測量輸出

6ES7332-5HF00-0AB0 西門子SM332  模擬輸出模塊(8路)

6ES7314-1AG14-0AB0 西門子CPU314 96K內(nèi)存

6ES7431-7KF10-0AB0 西門子8路模擬輸入，16位，隔離，熱電阻

6ES7216-2BD23-0XB8 西門子CPU226 繼電器輸出,24輸入/16輸出

6ES7231-0HC22-0XA8 西門子EM231 4入*12位精度，模擬量

6ES7223-1PL22-0XA8 西門子EM223 16入 24VDC/16出 繼電器

6ES7314-6CH04-0AB0 西門子CPU314C-2DP 96K內(nèi)存 24DI/16DO / 4AI/2AO

6ES7511-1AK01-0AB0 西門子CPU1511-1PN，150KB 程序，1MB數(shù)據(jù) 60ns；集成 2x PN接口

6ES7511-1CK00-0AB0 西門子CPU1511C-1PN,  175KB程序，1MB數(shù)據(jù) 60ns；集成2x PN接口

6ES7518-4AP00-0AB0 西門子CPU1518-4PN/DP，4MB程序，20MB數(shù)據(jù)；

6ES7517-3AP00-0AB0 西門子CPU1517-3 PN/DP，2MB程序，8MB數(shù)據(jù)；2ns；集成 2x PN接口

6ES7516-3AN01-0AB0西門子CPU1516-3 PN/DP，1MB程序，5MB數(shù)據(jù)；10ns

6ES7515-2AM01-0AB0西門子CPU1515-2PN，500KB程序，3MB數(shù)據(jù)；30ns

6ES7513-1AL01-0AB0西門子CPU1513-1PN，300KB程序，1.5 MB 數(shù)據(jù)

6ES7512-1CK00-0AB0西門子CPU1512C-1PN,  250KB程序，1MB數(shù)據(jù)；48ns；集成2x PN接口

6ES7512-1DK01-0AB0西門子CPU1512SP-1PN，200KB程序，1MB數(shù)據(jù)；48ns；集成 1x PN 接口

6ES7510-1DJ01-0AB0西門子CPU1510SP-1PN，100KB 程序，750KB數(shù)據(jù)；72ns；集成 1x PN 接口

6AV6640-0AA00-0AX0西門子TD400C文本顯示器

6SE6440-2UC21-1BA1西門子MM440無濾波器 200-240V 1.1KW

6SE6400-0BE00-0AA1 西門子