【摘 要】本文論述了AB控制網(wǎng)的特點和通訊模式，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，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
廈門卷煙廠由國家煙草局的批準(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)，運行安全可靠，實時性強，易于擴展；系統(tǒng)設(shè)計合理。功能完善、便于操作。該系統(tǒng)是卷煙業(yè)ControlNet冗余網(wǎng)的成功運用之一，達(dá)到了國內(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，同時從單個數(shù)據(jù)源存取相同數(shù)據(jù)，它用于對時間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸，是高速確定性的網(wǎng)絡(luò)。它允許傳送無時間苛刻要求的報文數(shù)據(jù)，但不會對有時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[1]：
?、?網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點同步、信息吞吐量大、速度快、效率快，從而能實現(xiàn)精確的同步控制以及實時性高的網(wǎng)絡(luò)控制。
② 在同一鏈路上，采用多控制器控制相互獨立的I/O。
?、?節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級，以滿足不同的實時要求。
?、?每幀信息都有CRC校驗和其他校驗措施，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低。
?、?有嚴(yán)重故障的節(jié)點可自動從網(wǎng)絡(luò)上切除，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。
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
廈門卷煙廠采用集散型測控管理系統(tǒng)，設(shè)一個中心控制室主站和四個分現(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機和服務(wù)器通過以太網(wǎng)通訊?，F(xiàn)場測控由PLC完成，數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析由工作站計算機承擔(dān)。各分站獨立運行。通過網(wǎng)絡(luò)分享信息資源；中控室可監(jiān)控各分站的運行，實行優(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、壓縮機等比較獨立和分散的設(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；第二層自動化控制層采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，用于實時I/O控制、報文傳送。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。當(dāng)通信速度為5Mb/s時，網(wǎng)絡(luò)刷新時間最小可達(dá)到2ms，可尋址節(jié)點數(shù)為99個，同軸電纜傳輸距離達(dá)3km(光纖介質(zhì)使用中繼器時可達(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)距離或廠房的實際情況選用同軸電纜或光纖。
ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一個高速確定性冗余網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)一條網(wǎng)線中斷時，另一條網(wǎng)線會立刻工作，對通訊和控制沒有任何影響，保證安全生產(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。在傳送對時間有苛刻要求的控制信息的同時，對其他無時間苛求的信息也能傳送。在每個網(wǎng)絡(luò)刷新周期內(nèi)，對時間有苛求的信息是一定要傳輸?shù)摹＿@就保證了控制的實時性和可靠性，在AB公司的一些應(yīng)用軟件上(如：Panelbuilder32)編輯Tag時，有scheduled和unscheduled兩個選項，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，同時從單個的數(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：①提高效率。數(shù)據(jù)源一旦發(fā)送數(shù)據(jù)，多個節(jié)點能夠同時接收數(shù)據(jù)，報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)點的數(shù)據(jù)同時到達(dá)。
?。?）傳統(tǒng)的源/目的網(wǎng)絡(luò)模式特點
?、傩枰鄠€數(shù)據(jù)包傳送相同的信息到多臺設(shè)備；
?、跀?shù)據(jù)到達(dá)不同的目的地的時間不同；
?、郛a(chǎn)生附加的網(wǎng)絡(luò)通信量，影響網(wǎng)絡(luò)性能；
?、軋笪陌l(fā)送和對時間有苛求的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
①多個節(jié)點能夠從單個生產(chǎn)者(數(shù)據(jù)源)接收數(shù)據(jù)；
?、诠?jié)點能夠同步化(多信道廣播)；
③優(yōu)化的帶寬潛力能用于增強系統(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 廈門卷煙廠的控制網(wǎng)絡(luò)從運行到現(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節(jié)點斷開所致。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比較簡單。ControlNet采用的組態(tài)軟件是RSNETWORX，它能提供一個圖形化的網(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。這個軟件是配置控制網(wǎng)和維護控制網(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，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，如果硬件檢查不出問題，可啟動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，是規(guī)模龐大、擴容簡單、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)，羅克韋爾自動化有限公司，1.5版本，P4。
[2]ControlLogix DeviceNet,Scanner Module,Publication 1756-5.66-Novermber 1998.
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作者簡介：
佟強，1976年生，男，漢族，河北省秦皇島市，秦皇島煙草機械有限責(zé)任公司副主任工程師，主要從事自動化設(shè)計、調(diào)試和開發(fā)工作。
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