AB控制網(wǎng)在干冰膨脹煙絲生產(chǎn)線上的應(yīng)用

【摘　要】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(duì)AB控制網(wǎng)的一些關(guān)鍵性問(wèn)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(hào)：TP277     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guó)家煙草局的批準(zhǔn)建立一條CO2膨脹煙絲生產(chǎn)線，來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。經(jīng)過(guò)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(guó)內(nèi)外卷煙控制系統(tǒng)的先進(jìn)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益?，F(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(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)合的信息傳輸，是高速確定性的網(wǎng)絡(luò)。它允許傳送無(wú)時(shí)間苛刻要求的報(bào)文數(shù)據(jù)，但不會(huì)對(duì)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]： 　?、?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。 　?、?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(jí)，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。 　?、?有嚴(yán)重故障的節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)上切除，保證網(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(cè)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(chǎng)(見(jiàn)圖1)。各PLC站之間通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊，中控室四臺(tái)PC機(jī)和服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)通訊。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(guò)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(tái)型號(hào)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(guò)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(guò)DH 網(wǎng)帶了一定數(shù)量的型號(hào)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)，第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)；第二層自動(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。第三層設(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)間最小可達(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(huì)立刻工作，對(duì)通訊和控制沒(méi)有任何影響，保證安全生產(chǎn)。 　　ControlNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和編程簡(jiǎn)單，通過(guò)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(jí)很容易，如煙廠需要再增加其它設(shè)備，只需再添加PLC，對(duì)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(guò)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(duì)等通信及這些通信的任意通信的混合形式。對(duì)輸入數(shù)據(jù)和對(duì)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(duì)時(shí)間有苛刻要求的控制信息的同時(shí)，對(duì)其他無(wú)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(duì)時(shí)間有苛求的信息是一定要傳輸?shù)?。這就保證了控制的實(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(duì)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)?；谶@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(guò)目錄來(lái)識(shí)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)。 　?。?）傳統(tǒng)的源/目的網(wǎng)絡(luò)模式特點(diǎn) 　?、傩枰鄠€(gè)數(shù)據(jù)包傳送相同的信息到多臺(tái)設(shè)備； 　?、跀?shù)據(jù)到達(dá)不同的目的地的時(shí)間不同； 　?、郛a(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(duì)時(shí)間有苛求的I/O數(shù)據(jù)，需要使用不同的網(wǎng)絡(luò)。 　?。?）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)； 　?、诠?jié)點(diǎn)能夠同步化(多信道廣播)； 　?、蹆?yōu)化的帶寬潛力能用于增強(qiáng)系統(tǒng)功能； 　?、苁褂猛痪W(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(guò)一次單網(wǎng)斷開的故障，由于有冗余雙網(wǎng)，對(duì)生產(chǎn)沒(méi)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(guò)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(jiǎn)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(jiàn)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)必備的軟件。

圖2　廈門卷煙廠CO2膨脹煙絲生產(chǎn)線ControlNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 　　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(shuō)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(wèn)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)可先進(jìn)行修改再下載。 　　6　總結(jié) 　　總體上，ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，是規(guī)模龐大、擴(kuò)容簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)的PLC冗余控制網(wǎng)，能保證煙廠的連續(xù)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)，完全可以滿足卷煙行業(yè)的需要。 【參考文獻(xiàn)】 [1]控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，羅克韋爾自動(dòng)化有限公司，1.5版本，P4。 [2]ControlLogix DeviceNet,Scanner Module,Publication 1756-5.66-Novermber 1998. -------------------------------- 作者簡(jiǎn)介： 佟強(qiáng)，1976年生，男，漢族，河北省秦皇島市，秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司副主任工程師，主要從事自動(dòng)化設(shè)計(jì)、調(diào)試和開發(fā)工作。 郵編：066004 地址：秦皇島市海陽(yáng)路266號(hào)，秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司電氣自動(dòng)化室 電話：0335-3064935-8614 E-mail：tq426@163.com