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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(mén)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(mén)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]：
　　　?、?/span> 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)的同步控制以及實(shí)時(shí)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(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。
　　　?、?/span> 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。
　　　　⑤ 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(mén)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?，F(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)，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。

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(kāi)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)。
　　　?。?/span>1）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)。
　　　?。?/span>2）生產(chǎn)者/客戶網(wǎng)絡(luò)模式特點(diǎn)
　　　?、俣鄠€(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(mén)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(mén)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(kāi)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(kāi)所致。經(jīng)過(guò)檢修，很快恢復(fù)正常。
　　　　廈門(mén)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。

Rexoth 0 608 750 109-103 VM310

reis / FORCE Computer SYS68K CPU-23XB/C3

SICK MSLS03-24071 Sender + MSLE03-24051A Empfänger

Siemens Simatic S5 6ES5928-3UB21 6ES4 928-3UB21 E: 04

SIEMENS 6ES5184-3UA11 6ES5988-3LA11 6ES5 988-3LA11 Rack

Baumüller DSOG 100-S Servomotor

Siemens Simodrive Posmo A 75W 6SN2132-1CK11-1?BA0 6SN213

Siemens Simodrive Posmo A 6SN2155-2CH10-1?BA0 6SN21552CH

SICK Sender FGSS750-21 Empfänger FGSE750-21 Lichvorhan

SIEMENS 6ES5185-3UA11 6ES5955-3LC12 6ES5 955-3LC12 Rack

Siemens Operator Panel OP27 COLOR 6AV3 627-1LK00-1AX0

Siemens Servomotor 1HU3058-0AC01-Z

BAUMÜLLER DAF132K-23A30-5 DAF 132K-23A30-5

Indramat DDS02.2-W100-BE?12-01-FW

Berger Lahr SIG POSITEC WDP3-014.8801

Siemens Masterdrives 6SE7021-8TP60Z 6SE7 021-8TP60-Z

Siemens Servomotor 1FT5104-0AF71-1?-Z

SIEMENS Simatic S5 6ES5457-4UA12 6ES5 457-4UA12 E-Stan

UNIPO® UCP 100 UCP100

INDRAMAT TVM 2.4-050-220/300?-W1/115/220 TVM2.4-050-22

Siemens 1FT5104-0AF71-1 Servomotor

SIEMENS Servomotor 1PH4137-4NF26-Z 1PH 4137-4NF26-Z

Hirschmann MS4128-L2P MS4128L2P

Berger Lahr SIG positec WDP3-014.0801 Positioniersteu?er

KEB Frequenzumricht?er 19.F4.C1H-3420/?2.2

Endress+Hauser 923252-002-c CONTROL BOARD

Indramat TVD 1.3-15-03 Servo Power Supply

INDRAMAT DDS02.2-W050-BE?12-01-FW inkl. DSS02.1M & DSM02

INDRAMAT DDS02.2-W100-BE?31-01-FW Frequenzumricht?er

INDRAMAT DDS02.2-W100-BE?76-01-FW Frequenzumricht?er

INDRAMAT DSS02.2-W100-BE?12-01-FW Frequenzumricht?er

Siemens Simatic S5 6ES5 945-7UA13 6ES5945-7UA13 E:2

Atlas Copco QCM2-T 340 50 Control Unit 4240 0368 81

SIEMENS Simatic S5 6ES5945-7UA13 6ES5 945-7UA13

SIEMENS Panel 6AR1025-0AA10-0?AA0 6AR1 025-0AA10-0AA0

INDRAMAT DSS02.2-W050-BE?12-01-FW Frequenzumricht?er

Siemens Simatic S5 6ES5 928-3UA21 6ES5928-3UA21

Siemens Simatic S5 6ES5945-7UA13 6ES5 945-7UA13

Siemens Simatic S5 6ES5945-7UA13 6ES5 945-7UA13

INDRAMAT HDS03.2-W075N-H?S12-01-FW DSS02.1M DAG01.2 etc.

Siemens Simodrive Regler 6SN1118-1NH01-0?AA0 + 6SN1123-1

SIEMENS SIMODRIVE 6SN1145-1BA01-0?BA1 6SN1 145-1BA01-0B

SIEMENS Simovert 6SE7018-0EA61 Frequenzumricht?er

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KEB Frequenzumricht?er 16.F4.C1G-2441

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Domino Codebox 2 Codebox2

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Atlas Copco QCS2-T 34025 Control Unit 4240 0367 81

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Siemens Simatic S5 6ES5281-4UA12 6ES5 281-4UA12

Atlas Copco QCS2-T 34025 Control Unit 4240 0367 81

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