SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在連鑄機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在連鑄機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1引言由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)兼容性原因，在許多新建工業(yè)控制工程中，工業(yè)以太網(wǎng)正以其低成本，高實(shí)效，高擴(kuò)展性成為工業(yè)控制的主流技術(shù)。德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)的SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)作為西門(mén)子全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，是工控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的工業(yè)以太網(wǎng)體系。SIMATICNET提供了符合ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型下開(kāi)放的適用于工業(yè)環(huán)境下各種控制級(jí)別的不同的通信系統(tǒng)，為完善的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通訊提供部件和網(wǎng)絡(luò)體系。2SIM1  引言  

2、0; 由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)兼容性原因，在許多新建工業(yè)控制工程中，工業(yè)以太網(wǎng)正以其低成本，高實(shí)效，高擴(kuò)展性成為工業(yè)控制的主流技術(shù)。德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)的SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)作為西門(mén)子全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，是工控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的工業(yè)以太網(wǎng)體系。SIMATIC NET提供了符合ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型下開(kāi)放的適用于工業(yè)環(huán)境下各種控制級(jí)別的不同的通信系統(tǒng)，為完善的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的通訊提供部件和網(wǎng)絡(luò)體系。2  SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)概述    SIMATIC

3、0;NET是一個(gè)開(kāi)放、高效的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)體系。主要由3部分組成: Industrial Ethernet工業(yè)以太網(wǎng)；Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線；A-S Interface前端總線。通過(guò)上面3部分網(wǎng)絡(luò)體系組合，SIMATIC NET就幾乎可以應(yīng)用于所有的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場(chǎng)分散的儀表、控制器、計(jì)算機(jī)的全系統(tǒng)集成。    SIMATIC NET工業(yè)以使用屏蔽雙絞線及光纖傳輸作為通信介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、環(huán)型等結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)連接元件有OSM（光學(xué)交換機(jī)模板）和ESM（電氣交換機(jī)模板）待系列交換機(jī)。其中組建

4、以太網(wǎng)最關(guān)鍵的設(shè)備是CP系列的通信處理器。通過(guò)CP系列模板用戶(hù)可以很方便的將S7系列PLC通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，并且支持使用STEP7軟件。同時(shí)可以同PC上的OPC Server進(jìn)行通信。    SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)軟件包括SIMATIC NET V6.0和OPC（OLE for Process Control）標(biāo)準(zhǔn)，其中SIMATIC NET軟件提供了統(tǒng)一的Windows畫(huà)面，通過(guò)它提供了APC（Advanced PC Configuratio

5、n）高級(jí)PC配置工具，PC機(jī)可以作為整個(gè)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的一個(gè)站點(diǎn)同其他PLC站進(jìn)行通信，SIMATIC NET OPC是服務(wù)器/客戶(hù)端結(jié)構(gòu)，客戶(hù)端訪問(wèn)服務(wù)器的程序。采用OPC技術(shù)大大提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應(yīng)性。3  濟(jì)鋼第三煉鋼廠連鑄機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置    濟(jì)鋼三煉鋼板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)就是采用德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC NET技術(shù)構(gòu)建的儀控合一的基礎(chǔ)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為二級(jí)，一級(jí)是由L1服務(wù)器、L1客戶(hù)端、智能專(zhuān)家系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（ASTC、Mold E

6、xpert）和各主PLC組成工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)使用的是屏蔽雙絞線以及光纖，通信速率為10Mb/s，采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行信息的交換，使操作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)情況在HMI上進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并可將設(shè)備運(yùn)行情況通過(guò)曲線或文字的形式記錄下來(lái)，以備后期研發(fā)。第二級(jí)是為了滿(mǎn)足各PLC與各單體設(shè)備之間數(shù)據(jù)快速響應(yīng)要求，采用SIMATIC NET通訊系統(tǒng)中的Profibus網(wǎng)絡(luò)作為單元級(jí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成主體PLC與遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)、分布I/O系統(tǒng)和變頻器通訊，以滿(mǎn)足生產(chǎn)的精準(zhǔn)要求。PLC主要采用S7-300、 S7-400及C7系列作為主站，遠(yuǎn)程I/O、變頻器

7、等智能單元作為從站，主站與從站通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS_DP進(jìn)行通訊。在這套控制系統(tǒng)所有的電氣設(shè)備包括PLC、數(shù)字傳動(dòng)裝置等全部采用德國(guó)SIEMENS公司產(chǎn)品。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的布局如圖1所示。圖1  連鑄機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置    由該連鑄機(jī)控制系統(tǒng)由18套PLC、4臺(tái)計(jì)算機(jī)操作站、1臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器以及遠(yuǎn)程I/O組成。其中四臺(tái)主PLC包括PLC-C、PLC-S、PLC-I、PLC-R直接掛在工業(yè)以太網(wǎng)上，其余PLC及智能設(shè)備通過(guò)Profibus-DP與各自的主PLC通信。PLC-C用于公用系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，PLC-S用于鑄流系統(tǒng)的檢測(cè)和控

8、制， PLC-I用于儀表系統(tǒng)的檢測(cè)和控制。PLC-R用于輥道系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，其余各PLC有1臺(tái)PLC用于結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，1臺(tái)PLC用于結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，2臺(tái)用于結(jié)晶器液位系統(tǒng)的檢測(cè)和控制3臺(tái)用于液壓系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，2臺(tái)用于潤(rùn)滑系統(tǒng)的檢測(cè)和控制，2臺(tái)用于一次、二次火焰切割機(jī)的檢測(cè)和控制， 1臺(tái)用于鑄坯打號(hào)機(jī)的檢測(cè)和控制、1臺(tái)用于去毛刺的機(jī)檢測(cè)和控制。設(shè)置了4臺(tái)計(jì)算機(jī)操作站用于智能人機(jī)接口，分別放在主操作室和出坯操作室，對(duì)連鑄機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視和操作，并打印報(bào)警事件。核心設(shè)備服務(wù)器放置于微機(jī)室中。4  系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)通信 &#

9、160;  濟(jì)鋼三煉鋼連鑄機(jī)控制系統(tǒng)的PLC編程工具采用Siemens公司的Step7.0軟件，該軟件可能通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)S7系列PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，編程和診斷。上位數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制畫(huà)面系統(tǒng)即SCADA（Supervisory  ControI And Data AcquiSition System），開(kāi)發(fā)軟件采用的UGS公司Factorylink7.5，該軟件是基于Server/Client模式的軟件，一個(gè)Server可以連接上數(shù)個(gè)百個(gè)Client組成龐大的系統(tǒng)，并可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程組態(tài)，組態(tài)方便，功能強(qiáng)大。F

10、actorylink7.5該軟件利用OPC技術(shù)與SIMATIC NET OPC服務(wù)器通信，將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與服務(wù)器端連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖2所示。圖2  系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程    通過(guò)上圖我們可以看出系統(tǒng)的4臺(tái)客戶(hù)端計(jì)算機(jī)直接與L1服務(wù)器進(jìn)行通信，從服務(wù)器中讀取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，而L1服務(wù)器作為SIMATICNET的OPC客戶(hù)端與SIMATIC NET的OPC服務(wù)器通信，SIMATIC NET的OPC服務(wù)器才直接與下位PLC進(jìn)行通訊的，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC內(nèi)存單元的直接進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)，從而達(dá)到通過(guò)