基于ControlLogix平台的NetLinx网络构架在宣钢转炉上的应用

1 概述

    宣钢110t转炉采用了基于ControlLogix系统的NetLinx开放式网络构架，用三层网络实现转炉及公用部分PLC、操作站、服务器之间数据共享、实时交换。NetLinx结构将所有的元件无缝地集成在一个自动化系统内，从最简单的设备到各层管理控制，帮助用户增进灵活性、减少安装费用、提高生产率。

2 NetLinx网络构架的组成及应用

    宣钢110t转炉采用 NetLinx开放式网络构架是罗克韦尔自动化运用开放的联网技术，实现从车间层到顶层无缝集成的解决方案。NetLinx构架的三层网络DeviceNet,ControlNet,和EtherNet/IP采用统一的网络协议，共享一组相同的通讯服务。

    在生产过程中需要采集自动化系统运行过程中的各种数据，用于人机界面显示，数据分析、趋势图绘制、故障处理和维护等。因此，工业自动化系统的网络必须提供控制、配置和数据采集三种服务，这样才能让网络更加高效、灵活，从而提高自动化的整体性能。在NetLinx网络构架中，计算机、PLC、I/O和其他设备都连接在网络上，控制、配置和采集功能的实现不需附加的程序和连线，即使有不同种的总线，由于使用相同的应用层协议，只需用简单的网络设备，无须附加程序就可以完成互连、互通。（网络结构如图一所示）

图一  三层网络结构图

2.1  DeviceNet网络的特点及应用

    DeviceNet是低层工业设备网络的理想解决方案。在转炉氧枪变频器、煤气鼓风机6kv变频器等设备中都使用设备网，实现实时访问设备信息。每台设备与I/O模块之间进行硬连接，可以通过设备网卡与PLC直接通讯，这种直接连接性减少了安装费用和接线时间。

    每个DeviceNet网络最多支持64个节点，多分支的网络结构使用单根电缆连接设备接口和用户控制系统，最大长度可达500米（通过扩展器则可超过4公里）。同时“灵巧”和“智能”设备将提供改进的更全面的诊断功能，预测故障提示可以有效的减少停机时间。

2.2 ControlNet网络的特点及应用

    ControlNet网络是一种实时控制网络，在单一物理介质链路上提供对时间要求严格的I/O数据，以及报文数据的发送，包括编程和组态数据的上传与下载以及对等信息传递等。在ControlNet系统中，高速的控制和数据传输能力大大提高了实时I/O的性能和对等通讯的能力。

    ControlNet具有很高的确定性和可重复性，采用独特的生产者和消费者通讯模式，是一种实时、高效和精确的共享数据方法，保证了传输时间为可靠的常量，且不受网络上节点的增加或减少的影响。

    传输中使用光纤介质最远可达30公里，速度始终保持在5Mbps不会随距离而衰减，并且不受噪音影响。同时ControlNet还具有冗余功能，大大提高了网络的安全性。（网络结构解析如图二所示）

图二  ControlNet网络冗余解析

2.3 EtherNet/IP网络的特点和应用

    EtherNet/IP网络能够提供一整套实时控制、系统组态、以及数据采集服务。EtherNet/IP使用TCP/IP实现一般的通讯/信息交换服务，使用UDP/IP实现控制应用的I/O通讯服务。操作员可以方便地从PLC中采集数据，或从PC机中读取数据。同时利用RSLinx软件将控制数据集成到数据库中，提供生产调度、报表输出和数据分析的目的。

2.4 控制器和通讯模块的特点

    ControlLogix控制系统采用Logix5000控制器,可最大寻址128000点DI/O,4000点AI/O及回路。各控制器能产生和使用系统标签，使多个控制器共享输入信息和输出状态，非常实用。

    通讯模块采用1756系列智能I/O模块，种类繁多、可拆卸端子、具有带电插拔、自诊断、时间标记、模块标闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。模块广播数据的速率可设定，并且1753-HSC高速记数模块每2ms就能更新数据，效率高。

3   结语

    NetLinx开放式网络构架网络分层、分工明确，混合使用多种处理器，多种网络和I/O，使得系统灵活性强、易于集成、开放式结构、特有的固件升级，使系统在应用中功能强大，安全可靠，成本及维护费用低。经测算先进的控制网络系统，每月至少增加500多万元经济效益。