將生產(chǎn)設備集成到特定實(shí)時(shí)以太網(wǎng)系統中，不僅要實(shí)現不同協(xié)議之間的互聯(lián)互通，更重要的是選擇一個(gè)可靠的解決方案，能夠符合現場(chǎng)各種應用的需求。施耐德電氣在阿根廷的客戶(hù)面臨這樣一個(gè)難題，為了要建立無(wú)縫過(guò)程控制來(lái)驅動(dòng)工廠(chǎng)及其子工廠(chǎng)的自動(dòng)化系統，需要將專(zhuān)有IO信號轉換為整個(gè)工廠(chǎng)使用的標準PROFINET協(xié)議。德國赫優(yōu)訊提供了一個(gè)高效靈活的解決方案，可以使用簡(jiǎn)單便捷的編程工具快速完成配置。

圖1 阿根廷碳酸鋰工廠(chǎng)

背景介紹

施耐德電氣是一家全球性企業(yè)，在電力供應、過(guò)程自動(dòng)化、控制系統以及建筑管理等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。施耐德電氣在阿根廷的子公司，主要業(yè)務(wù)是過(guò)程自動(dòng)化項目的實(shí)現，其中有一個(gè)客戶(hù)，是從事碳酸鋰加工的礦業(yè)公司。

碳酸鋰加工廠(chǎng)占地面積大，有幾個(gè)子工廠(chǎng)組成。過(guò)程工廠(chǎng)使用第三方控制器監控，其現場(chǎng)IO和其他設備是通過(guò)PROFINET通信基礎設施連接的。對于整個(gè)工廠(chǎng)的大量子過(guò)程，礦業(yè)公司使用施耐德電氣的變頻驅動(dòng)器（VFD-ATV71）和相關(guān)的電機控制單元（MCC-M340），這些施耐德MCC柜配備了通信前端，使用Schneider的專(zhuān)有協(xié)議與其IO進(jìn)行通信。

圖2 施耐德電氣的電機控制單元M340

方案選擇

碳酸鋰工廠(chǎng)為了建立無(wú)縫過(guò)程控制來(lái)驅動(dòng)整個(gè)工廠(chǎng)及其子工廠(chǎng)的自動(dòng)化系統，需要一個(gè)全面的解決方案，不僅要與VFD控制互補，而且可以能夠監控和控制MCC現場(chǎng)的IO信號，即可實(shí)現將專(zhuān)有IO信號轉換為整個(gè)工廠(chǎng)使用的標準PROFINET協(xié)議。

施耐德電氣面對現場(chǎng)要求制定了兩種方案：其一是采用PROFINET兼容的設備替換現場(chǎng)的所有IO，其二是將現場(chǎng)IO相當復雜地集成到MCC柜中的標準通信前端。這兩種方案相對于客戶(hù)來(lái)說(shuō)不僅是工程量大成本高，而且沒(méi)有解決本質(zhì)問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現在電機控制單元和變頻驅動(dòng)器的無(wú)縫集成中建立兩個(gè)協(xié)議之間的通信橋梁。因此，施耐德自動(dòng)化項目組進(jìn)行綜合市場(chǎng)分析，經(jīng)過(guò)與多個(gè)供應商之間的溝通，最終與赫優(yōu)訊在項目成本效益和方案集成度上達成共識。

施耐德電氣阿根廷分公司的自動(dòng)化項目組分責人Rogelio Hernández說(shuō)：“赫優(yōu)訊提供了一個(gè)高效靈活的緊湊型解決方案，通過(guò)簡(jiǎn)單便捷的編程工具可快速實(shí)現配置?！?/p>

赫優(yōu)訊NT100-RE-EN網(wǎng)關(guān)解決方案

NT100系列網(wǎng)關(guān)是赫優(yōu)訊推出的基于netX芯片技術(shù)的產(chǎn)品，其充分使用了netX網(wǎng)絡(luò )控制器的靈活性特點(diǎn)，提供了一種經(jīng)濟有效的聯(lián)網(wǎng)通訊解決方案，可實(shí)現多種不同協(xié)議之之間的轉換。根據碳酸鋰加工廠(chǎng)的需求最終選定赫優(yōu)訊產(chǎn)品netTAP 100系列的NT100-RE-EN網(wǎng)關(guān)，可以作為一個(gè)高度通用的PROFINET IO控制器或EtherNet / IP適配器，以任意組合形式支持從站和主站功能。

除了標準協(xié)議之外，赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)NT100-RE-EN還支持在netSCRIPT的幫助下創(chuàng )建串行協(xié)議，netSCRIPT基于Lua腳本語(yǔ)言。施耐德電氣項目團隊能夠使用功能齊全的開(kāi)發(fā)環(huán)境作為該軟件包的標準功能，可對任何專(zhuān)有串行協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的編程，并可以在轉換為另一個(gè)總線(xiàn)協(xié)議期間對IO數據進(jìn)行預處理。

圖3 德國赫優(yōu)訊NT100網(wǎng)關(guān)方案實(shí)現

 對于碳酸鋰加工廠(chǎng)而言，NT100解決方案被證明是將施耐德電氣通信協(xié)議與開(kāi)放式PROFINET協(xié)議同步的且最極具成本效益的方法，可實(shí)現該公司使用施耐德電氣的變頻驅動(dòng)器（VFD）和相關(guān)的電機控制單元（MCC）與專(zhuān)有的IO通信，并仍然保證從PCS一直到現場(chǎng)設備級別的無(wú)縫過(guò)程控制。

采礦過(guò)程工廠(chǎng)自動(dòng)化是非常耗時(shí)的項目，在生產(chǎn)開(kāi)展之前，需要根據具體應用量身定制的MCC，還要進(jìn)行全面的工廠(chǎng)驗收測試（FAT）。之后，需要將設備從工廠(chǎng)運輸到碳酸鋰加工廠(chǎng)的遠程位置，在工廠(chǎng)組裝后，完整的自動(dòng)化系統必須經(jīng)過(guò)現場(chǎng)驗收測試（SAT）。

赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)NT100在加速系統實(shí)施方面做出了相當大的貢獻，并且是一種高度靈活的解決方案，對將來(lái)的擴展和增加的功能是開(kāi)放的。Rogelio Hernández 補充說(shuō)：“我們能夠建立一種將M340平臺與PROFINET控制器集成的標準方法，讓它們可以作為任何類(lèi)型PROFINET控制器的遠程IO，網(wǎng)關(guān)極大地簡(jiǎn)化了將施耐德MCC與VFD、軟啟動(dòng)器或其他輸入輸出結合使用的情形?！?/p>

圖4 德國赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)NT100-RE-EN

最后，施耐德電氣阿根廷分公司的自動(dòng)化項目組分責人Rogelio Hernández認為，該解決方案可用于需要與施耐德自動(dòng)化平臺進(jìn)行交互的、并要求集成PROFINET網(wǎng)絡(luò )的控制系統。