基于ControlLogix平臺(tái)的NetLinx網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架在宣鋼轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用

1 概述

宣鋼110t轉(zhuǎn)爐采用了基于ControlLogix系統(tǒng)的NetLinx開放式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，用三層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐及公用部分PLC、操作站、服務(wù)器之間數(shù)據(jù)共享、實(shí)時(shí)交換。NetLinx結(jié)構(gòu)將所有的元件無縫地集成在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，從最簡單的設(shè)備到各層管理控制，幫助用戶增進(jìn)靈活性、減少安裝費(fèi)用、提高生產(chǎn)率。

2 NetLinx網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的組成及應(yīng)用

宣鋼110t轉(zhuǎn)爐采用 NetLinx開放式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是羅克韋爾自動(dòng)化運(yùn)用開放的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從車間層到頂層無縫集成的解決方案。NetLinx構(gòu)架的三層網(wǎng)絡(luò)DeviceNet,ControlNet,和EtherNet/IP采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，共享一組相同的通訊服務(wù)。

在生產(chǎn)過程中需要采集自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各種數(shù)據(jù)，用于人機(jī)界面顯示，數(shù)據(jù)分析、趨勢圖繪制、故障處理和維護(hù)等。因此，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)必須提供控制、配置和數(shù)據(jù)采集三種服務(wù)，這樣才能讓網(wǎng)絡(luò)更加高效、靈活，從而提高自動(dòng)化的整體性能。在NetLinx網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，計(jì)算機(jī)、PLC、I/O和其他設(shè)備都連接在網(wǎng)絡(luò)上，控制、配置和采集功能的實(shí)現(xiàn)不需附加的程序和連線，即使有不同種的總線，由于使用相同的應(yīng)用層協(xié)議，只需用簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無須附加程序就可以完成互連、互通。（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖一所示）

圖一 三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.1 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及應(yīng)用

DeviceNet是低層工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的理想解決方案。在轉(zhuǎn)爐氧槍變頻器、煤氣鼓風(fēng)機(jī)6kv變頻器等設(shè)備中都使用設(shè)備網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)訪問設(shè)備信息。每臺(tái)設(shè)備與I/O模塊之間進(jìn)行硬連接，可以通過設(shè)備網(wǎng)卡與PLC直接通訊，這種直接連接性減少了安裝費(fèi)用和接線時(shí)間。

每個(gè)DeviceNet網(wǎng)絡(luò)最多支持64個(gè)節(jié)點(diǎn)，多分支的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用單根電纜連接設(shè)備接口和用戶控制系統(tǒng)，最大長度可達(dá)500米（通過擴(kuò)展器則可超過4公里）。同時(shí)“靈巧”和“智能”設(shè)備將提供改進(jìn)的更全面的診斷功能，預(yù)測故障提示可以有效的減少停機(jī)時(shí)間。

2.2 ControlNet網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及應(yīng)用

ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)，在單一物理介質(zhì)鏈路上提供對時(shí)間要求嚴(yán)格的I/O數(shù)據(jù)，以及報(bào)文數(shù)據(jù)的發(fā)送，包括編程和組態(tài)數(shù)據(jù)的上傳與下載以及對等信息傳遞等。在ControlNet系統(tǒng)中，高速的控制和數(shù)據(jù)傳輸能力大大提高了實(shí)時(shí)I/O的性能和對等通訊的能力。

ControlNet具有很高的確定性和可重復(fù)性，采用獨(dú)特的生產(chǎn)者和消費(fèi)者通訊模式，是一種實(shí)時(shí)、高效和精確的共享數(shù)據(jù)方法，保證了傳輸時(shí)間為可靠的常量，且不受網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)的增加或減少的影響。

傳輸中使用光纖介質(zhì)最遠(yuǎn)可達(dá)30公里，速度始終保持在5Mbps不會(huì)隨距離而衰減，并且不受噪音影響。同時(shí)ControlNet還具有冗余功能，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)解析如圖二所示）

圖二 ControlNet網(wǎng)絡(luò)冗余解析

2.3 EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和應(yīng)用

EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)能夠提供一整套實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)組態(tài)、以及數(shù)據(jù)采集服務(wù)。EtherNet/IP使用TCP/IP實(shí)現(xiàn)一般的通訊/信息交換服務(wù)，使用UDP/IP實(shí)現(xiàn)控制應(yīng)用的I/O通訊服務(wù)。操作員可以方便地從PLC中采集數(shù)據(jù)，或從PC機(jī)中讀取數(shù)據(jù)。同時(shí)利用RSLinx軟件將控制數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)庫中，提供生產(chǎn)調(diào)度、報(bào)表輸出和數(shù)據(jù)分析的目的。

2.4 控制器和通訊模塊的特點(diǎn)

ControlLogix控制系統(tǒng)采用Logix5000控制器,可最大尋址128000點(diǎn)DI/O,4000點(diǎn)AI/O及回路。各控制器能產(chǎn)生和使用系統(tǒng)標(biāo)簽，使多個(gè)控制器共享輸入信息和輸出狀態(tài)，非常實(shí)用。

通訊模塊采用1756系列智能I/O模塊，種類繁多、可拆卸端子、具有帶電插拔、自診斷、時(shí)間標(biāo)記、模塊標(biāo)閃存升級、電子保險(xiǎn)、單獨(dú)隔離等功能。模塊廣播數(shù)據(jù)的速率可設(shè)定，并且1753-HSC高速記數(shù)模塊每2ms就能更新數(shù)據(jù)，效率高。

3 結(jié)語

NetLinx開放式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)分層、分工明確，混合使用多種處理器，多種網(wǎng)絡(luò)和I/O，使得系統(tǒng)靈活性強(qiáng)、易于集成、開放式結(jié)構(gòu)、特有的固件升級，使系統(tǒng)在應(yīng)用中功能強(qiáng)大，安全可靠，成本及維護(hù)費(fèi)用低。經(jīng)測算先進(jìn)的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每月至少增加500多萬元經(jīng)濟(jì)效益。