袁洪良(1972-)男，工程師，1993年畢業(yè)于浙江工學(xué)院工業(yè)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，埃斯特維華義制藥有限公司工程部經(jīng)理兼電儀主管，主要從事電儀、自控的開(kāi)發(fā)與維護。

    1 引言

    埃斯特維華義制藥有限公司是一家新建的化學(xué)原料藥制造企業(yè)，整個(gè)公司的生產(chǎn)系統分為合成車(chē)間、精烘包車(chē)間、罐區、溶劑回收、動(dòng)力車(chē)間等。全公司需要非常高的自動(dòng)化水平，不但各個(gè)車(chē)間內部的生產(chǎn)過(guò)程需要自動(dòng)控制，各個(gè)車(chē)間也需要協(xié)同工作。因此，車(chē)間內部的設備之間、各個(gè)車(chē)間之間的數據交換的可靠、及時(shí)、快捷顯得尤為重要。

    羅克韋爾Netlinx網(wǎng)絡(luò )架構將原有的Devicenet網(wǎng)絡(luò )、Contronet 網(wǎng)絡(luò )與新一代的Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了整合，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò )的應用層中都采用了統一的通用工業(yè)協(xié)議，從而實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )之間的信息路由和無(wú)縫連接，構造了一個(gè)從車(chē)間到企業(yè)，從設備底層到管理信息層的開(kāi)放與集成的網(wǎng)絡(luò )。

    埃斯特維華義制藥有限公司充分應用了羅克韋爾Netlinx網(wǎng)絡(luò )架構的優(yōu)勢，將整個(gè)工廠(chǎng)的通信系統進(jìn)行了有層次的劃分，最底層使用Devicenet網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對所有變頻設備及第三方設備的通信，對非羅克韋爾PLC控制的第三方設備采用MODBUS實(shí)現了通信，對車(chē)間內部的控制級如現場(chǎng)I/O柜使用了Contronet通信，現場(chǎng)HMI及各個(gè)車(chē)間之間的通信采用Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )實(shí)現。

    2 DCS自動(dòng)控制系統網(wǎng)絡(luò )架構

    2.1 DCS自動(dòng)控制系統網(wǎng)絡(luò )架構簡(jiǎn)介

    根據各個(gè)車(chē)間的控制點(diǎn)位和控制要求，精烘包車(chē)間、動(dòng)力車(chē)間各采用了一套獨立的基于ControlLogix5000系列的大型PLC的DCS控制系統，合成車(chē)間由于控制點(diǎn)位為3587個(gè)，考慮到PLC的運算能力和響應速度，采用了兩套獨立的基于ControlLogix5000系列的大型PLC的DCS控制系統，罐區和溶劑回收由于控制點(diǎn)位較少，兩個(gè)車(chē)間共用了一套獨立的基于ControlLogix5000系列的大型PLC的DCS控制系統，各DCS系統之間采用Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )實(shí)現通信，各DCS系統與HMI之間
也采用Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )實(shí)現通信。

    根據控制點(diǎn)位的分布情況，在車(chē)間內部控制點(diǎn)位密集區設立了I/O遠程柜，I/O遠程柜與車(chē)間DCS系統之間采用Contronet通信，I/O遠程柜內采用羅克韋爾的智能模塊，從而分散風(fēng)險，同時(shí)減少了大量的布線(xiàn)，節省了投資。

    各車(chē)間內部大量采用了羅克韋爾的4系列和7系列的變頻器，同時(shí)還有許多第三方設備。對羅克韋爾變頻器采用Devicenet網(wǎng)絡(luò )實(shí)現通信，從而實(shí)現了對變頻器的集中控制，對第三方設備在設備訂貨時(shí)盡量約定采用Devicenet通信，但對一些標準設備，折中采用了雙方均可接受的MODBUS實(shí)現了通信。

    各車(chē)間內部的傳感器均采用了帶有HART協(xié)議的Rousement 或E+H的智能產(chǎn)品，它們與羅克韋爾的現場(chǎng)支持HART協(xié)議的智能I/O模塊之間進(jìn)行數據交換，實(shí)現了智能儀表的遠程維護功能。

    2.2 通信網(wǎng)絡(luò )的物理實(shí)現

    2.2.1 Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )

    用Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )實(shí)現各個(gè)車(chē)間之間的通信，這充分利用了 Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )應用廣泛，成本低廉，通信速率高，軟硬件資源豐富，可持續發(fā)展潛力大，易于與Internet連接等優(yōu)點(diǎn)。

    Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )電纜傳輸介質(zhì)主要分為雙絞線(xiàn)對電纜和同軸電纜，本系統采用同軸電纜實(shí)現遠距離傳輸。

    結合廠(chǎng)區的特點(diǎn)，各個(gè)車(chē)間的DCS系統之間通過(guò)環(huán)網(wǎng)實(shí)現通信，一條同軸電纜實(shí)現了Ethernet/IP 網(wǎng)絡(luò )的硬件冗余，節省了硬件投資。

    ControlLogix系統中配置ENBT模塊和交換機實(shí)現各DCS系統之間，DCS與HMI之間的通信。

    2.2.2 Contronet 網(wǎng)絡(luò )

    用Contronet 網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對工廠(chǎng)控制級的通信，充分利用了Contronet 網(wǎng)絡(luò )通信的實(shí)時(shí)性高、確定性、可重復性、傳輸效率高的優(yōu)點(diǎn)。

    Contronet 網(wǎng)絡(luò )電纜系統是一個(gè)完全與地隔離的同軸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò )系統，為了確保沒(méi)有偶然的接地情況發(fā)生，必須嚴格選擇電纜、連接器和各種附件，并采用正確的安裝技術(shù)。

    (1)根據應用和安裝地點(diǎn)的環(huán)境因素綜合選擇不同類(lèi)型的RG-6 4芯屏蔽電纜。

    (2)確定干線(xiàn)電纜段的長(cháng)度。

    (3)確定所需的連接器的數目和類(lèi)型。

    (4)確定是否需要中繼器。

    本系統采用了硬件冗余的Contronet 網(wǎng)絡(luò )，用同軸電纜實(shí)現傳輸，用中繼模塊實(shí)現不同傳輸介質(zhì)的轉換，根據現場(chǎng)情況采用不同的分接器件。

    現場(chǎng)I /O柜內配備A C N R模塊實(shí)現對現場(chǎng)I/O掃描，ControlLogix系統中配置DNBR模塊與之通信。

    2.2.3 Devicenet 網(wǎng)絡(luò )

    Devicenet 網(wǎng)絡(luò )具有開(kāi)放、低價(jià)、可靠、有效的優(yōu)點(diǎn)。

    Devicenet 網(wǎng)絡(luò )作為一種串行通信鏈接，減少了昂貴的硬接線(xiàn)，同時(shí)Devicenet 網(wǎng)絡(luò )所提供的直接互連改善了設備間的通信，也提供了相當重要的設備級診斷功能。

    Devicenet 網(wǎng)絡(luò )采用5線(xiàn)電纜連接，其中包括2條信號線(xiàn)，2條電源線(xiàn)(DC24V)和1條屏蔽線(xiàn)，設備既可以網(wǎng)絡(luò )供電，也可以獨立供電。

    Devicenet 網(wǎng)絡(luò )的底層通信設備必須配備Devicenet通訊適配器，ControlLogix系統中配置DNB掃描模塊。

    2.2.4 其它

    DCS系統采用第三方通信模塊MVI56-MCM與其它第三方設備之間實(shí)現MODBUS通信，所要做的工作只是對該模塊實(shí)現組態(tài)。

    2.3 網(wǎng)絡(luò )組態(tài)

    RSLINX網(wǎng)絡(luò )組態(tài)軟件是開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )Contronet和Devicenet通信的組態(tài)工具。它提供實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設計，網(wǎng)絡(luò )設備參數設定、通信規劃、在線(xiàn)監測、故障診斷等功能的友好操作界面，通過(guò)Rsnetworx組態(tài)軟件，可以很好地發(fā)揮 Contronet和Devicenet網(wǎng)絡(luò )優(yōu)異的性能，實(shí)現統一網(wǎng)絡(luò )的多處理器結構、端到端的互鎖，預定和非預定通信以及共享輸入等功能，充分利用CIP的優(yōu)點(diǎn)，把過(guò)去以處理器為核心的網(wǎng)絡(luò )組態(tài)模式變成了單一界面的軟件網(wǎng)絡(luò )圖形設定的方法。

    Rsnetworx組態(tài)軟件提供了一個(gè)圖形界面來(lái)配置用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )，EDS文件包含在這個(gè)軟件中，EDS文件允許不同的設備在離線(xiàn)狀態(tài)下被添加到項目中，也允許設備在離線(xiàn)或上線(xiàn)的情況下進(jìn)行組態(tài)，對于連接到用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )上的任何設備，即不論是什么 的設備，使用EDS文件能夠快速地安裝到Rsnetworx網(wǎng)絡(luò )組態(tài)軟件中。

    使用Rsnetworx組態(tài)軟件配置Ethernet/IP、Contronet和Devicenet的過(guò)程大同小異，以下就本系統用Rsnetworx組態(tài)軟件配制Devicenet網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：

    (1)掃描Devicenet 網(wǎng)絡(luò )。

    (2)配置網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。

    (3)網(wǎng)絡(luò )參數的配置。

    (4)組態(tài)主從通信。

    (5)選擇數據源。

    (6)標簽的建立。

    (7)系統安全設置。

    (8)組態(tài)數據記錄。

    (9)組態(tài)報警記錄。

    2.4 通信模式

    Netlinx網(wǎng)絡(luò )采用通信模式為生產(chǎn)者/消費者的通信模式。采用這一數據傳送模式，它可以在同一時(shí)間，網(wǎng)絡(luò )中一臺設備與多臺設備之間實(shí)現數據傳送，一臺設備播出自己的數據之后，其它設備將同時(shí)接收到數據，并靠標識符來(lái)決定獲取或舍棄數據，標識符將說(shuō)明該數據包是否與本設備相關(guān)，或數據的哪部分與本設備相關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是：

    (1)讓所有的設備識別區域的代碼。

    (2)多個(gè)站點(diǎn)可以同時(shí)從一個(gè)生產(chǎn)者處得到相同的數據。

    (3)各站點(diǎn)之間可以同步。

    (4)更有效地運用了帶寬。

    本系統的各DCS系統之間正是應用了這一通信模式，通過(guò)對各通信數據標簽的組態(tài)，在各DCS站點(diǎn)之間建立起固定的連接，在每次發(fā)送信息時(shí)不需要耗用時(shí)間來(lái)確定雙方的通信。

    3 結束語(yǔ)

    使用Netlinx網(wǎng)絡(luò )架構半年多來(lái)，運行穩定。目前整個(gè)工廠(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )層次清晰，數據通訊流暢，組態(tài)與修改非常方便，與第三方設備的兼容性也很好。整個(gè)工廠(chǎng)的自控系統得到了廠(chǎng)內及整個(gè)行業(yè)的好評，達到了預期的目標。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第二期