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AB PLC控制網(wǎng)及其在卷煙廠的應(yīng)用

 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,達到了國內(nèi)外卷煙控制系統(tǒng)的先進水平。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]
   ?、?/SPAN> 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。
   ?、?/SPAN> 在同一鏈路上,采用多控制器控制相互獨立的I/O。
   ?、?/SPAN> 節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級,以滿足不同的實時要求。
   ?、?/SPAN> 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。
   ?、?/SPAN> 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/ODH+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-L55M13PLC,分別控制冷端、熱端、進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-K524SLC,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。

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)刷新時間最小可達到2ms,可尋址節(jié)點數(shù)為99個,同軸電纜傳輸距離達3km(光纖介質(zhì)使用中繼器時可達到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)?。這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scheduledunscheduled兩個選項,可以對信息的傳送方式進行選擇。

    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。
    (1)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;
    ②數(shù)據(jù)到達不同的目的地的時間不同;
    ③產(chǎn)生附加的網(wǎng)絡(luò)通信量,影響網(wǎng)絡(luò)性能;
    ④報文發(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)。
   ?。?/SPAN>2)生產(chǎn)者/客戶網(wǎng)絡(luò)模式特點
   ?、俣鄠€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)
   ?、蹆?yōu)化的帶寬潛力能用于增強系統(tǒng)功能;
   ?、苁褂猛痪W(wǎng)絡(luò)進行編程和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,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。

   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,必要時可先進行修改再下載。
  
    6 總結(jié)
    總體上,ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種先進的網(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。

 

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