ControlNet網絡在沙角C電廠化學除鹽系統PLC升級的應用

梁新學

（東莞市科衡機電有限公司，廣東東莞 523900）

ControlNet網絡在沙角C電廠化學除鹽系統PLC升級的應用

梁新學

（東莞市科衡機電有限公司，廣東東莞 523900）

AB公司的PLC產品的網絡功能強大，在實際應用中，可以根據不同情況靈活的運用，介紹在除鹽系統PLC硬件及網絡升級過程中，ControlNet網絡在沙角C電廠化學除鹽系統中的成功應用。

PLC；ControlNet；網絡技術；改造；應用

0 引言

ControlNet是美國羅克韋爾自動化（Rock?well Automation）公司推出的工業控制網絡技術——NetLinx的控制層網絡，也是羅克韋爾電子化制造（E-manufacturing）概念的主要技術之一。

1 ControlNet的概述

（1）ControlNet的網絡結構

ControlNet網絡在同一物理層介質鏈路上提供時間關鍵性I/O數據和報文數據，包括程序的上載/下載，組態數據和端到端的報文傳遞等通訊支持。I/O性能和端到端通訊性能都較傳統網絡有較大的提高同一鏈路上允許有多個控制器同時共存，網絡上節點居于對等地位，可以從任意節點實現網絡存取，網絡總線速率為5Mbit/s，在端到端總長為250 m的距離內，網絡可支持的最大節點數為48個，一個子網最多99個節點，圖1為節點數與傳輸距離的關系：

圖1 節點數與傳輸距離關系圖

從圖1中可以看出隨著設備節點的增多傳輸距離是遞減的，節點數為2個時，最大傳輸距離為1 000 m；節點數為48個時，最大傳輸距離為250 m；當設備數增多時，必須增加中繼器，以保證傳輸距離，避免信號衰減。

（2）ControINet系統原理

ControlNet是基于生產者/消費者模式(Produc?er/Consumer Mode1)的網絡。生產者/消費者模式允許網絡中所有的節點同時獲取來自同一數據源的數據。最終，該模式提高了效率，因為數據只發送一次，而與數據使用者(Consumer)的數量無關，并且具有精確的同步性。因為數據將同時到達每一個節點。生產者一消費者模式的優點在于：多個節點可以同時消費(Consume，即讀取)來自同一個生產省(Producer，即數據源)所提供的數據。節點間易于同步，可以獲得更為精確的系統性能，設備可以實現自主通信，無需系統主站。Control?Net提供了簡單、高度確定而且靈活的傳輸數據方式。ControlNet在執行操作、數據實時監控時不會影響到I/O控制的性能[1-3]。

2 原系統介紹

除鹽系統采用PLC5系列系統；除鹽PLC系統由3個13槽機架組成，卡件配置情況如表1。

表1 原系統PLC卡件配置表

水處理系統大部分儀表是開關型和就地顯示儀表，例如工藝流程中的箱、罐、池液位計采用了導電式開關型儀表；管道流量計大多是就地玻璃管型指示表。

（1）網絡構成

外網（上層網絡）經1785-ENET/C以太網模塊連接到化學交換機，內網經處理器CH2接口（串口）使本地I/O與遠程I/O實現通訊，如圖2所示：

圖2 系統改造前網絡圖

沙角C電廠于1995年投產，已運行十多年，化學除鹽控制系統還使用A-B公司的早期產品——PLC-5，性能已大大落伍，設備老化過時，備品備件采購困難，而且本地I/O與遠程I/O的通訊方式（串口通訊）已經不能適應高速數據傳輸要求，因此必須進行網絡及PLC硬件升級，以確保系統健康地運行。

3 改造的實施

經研究選用A-B公司的CONTROLLOGIX平臺，外網還是采用以太網，內網則采用ControlNet控制網。

改造后系統由4個13槽機架組成，就地增加多一個FLEXLOGIX平臺，用于陽床電磁閥控制及閥門狀態指示，網絡圖如圖3。

圖3 ControlNet網絡圖

（1）程序轉換

本系統使用PLC-5程序，所以需要轉換成CONTROLLOGIX項目程序，使用RSLOGIX5000軟件自帶的Translate PLC5/SLC工具實施轉換，由于PLC5/SLC500與Controllogix的數據結構是完全不同的，所以在轉換工作中最重要的是數據的轉換或替換，即在新的系統中，I/O模塊已經完全不同了，要按照Controllogix的規則完成I/O組態。

（2）控制方式

化學除鹽系統程序控制采用上位機統一監控，上位工控機通過EtherNet以太網CPU通信，上位機監控軟件采用ABB公司的POWER GENERATION PORTAL軟件，除鹽系統在脫硫控制室監控（除鹽車間有臺監控客戶機），由于除鹽車間至脫硫控制室距離大概有1.5公里，因此要使用光纖-以太網轉換器進行對接通訊，如圖4。

圖4 系統改造后網絡圖

（3）構造新的本地I/O與遠程I/O網絡

本地I/O與遠程I/O通信網絡采用ControlNet網絡技術。新構造的網絡圖如圖5所示。

本次改造采用冗余ControlNet網絡，保證了控制的實時性和可靠性，每個節點必須使用不同的地址，否則會發生沖突，地址的選擇可以通過CNBR模塊側面的旋鈕開關選擇，本工程1號機架Cnet地址為1，2號機架Cnet地址為2，3號機架Cnet地址為3，4號機架Cnet地址為4，5號機架Cnet地址為5。

圖5 系統改造后I/O圖

（4）網絡組態與通信實現

利用1786RG6同軸電纜連接好網絡后，進行送電并對網絡進行組態與通信。首先打開RSLogix 5000編程軟件，點擊文件→打開→選擇已經從PLC-5中轉換好的程序，由于此時還沒有與項目相關的任何I/O模塊，因此必須建立I/O模塊，本網絡包括一個本地I/O機架和3個遠程I/O機架。添加本地機架CNB通訊模塊，鼠標右鍵點擊I/O Configuration，并選擇New Module，在模塊列表中選擇1756-CNBR/E，填寫相關信息如節點號：1，槽號：0，按OK建立CNBR模塊的信息。其它本地和遠程I/O的模塊可按照此方法一一建立。

建立好I/O模塊后，就可以將程序下載到處理器，下載完成后通過觀察，發現I/O not respond?ing的燈在處理器上閃動，并且遠程CNBR模塊和遠程I/O模塊上有黃色的三角標記，通信出現異常，如圖6所示。

圖6 程序輸入/輸出配置圖

這表示雖然已經用ControlNet連接了遠程框架，但是遠程I/O的數據屬于Schedule的數據，需要進行控制網絡規劃后才能使用，因此需要進行ControlNet的網絡規劃，打開RSNetWorx For ControlNet軟件，進入ControlNet組態界面：

（1）在工具欄上點擊Online按鈕，選擇網絡路徑后，讀取ControlNet網絡上所有設備信息。

（2）選中ControlNet網絡后，點擊OK，軟件會自動讀取在ControlNet網絡上的設備，讀取完畢后，點擊Edits Enabled進入編輯模式。

（3）單擊菜單Network的Properties項進行網絡參數設定，改變Max Scheduled Address為5，改變Max Unscheduled Address為 10，然后點擊“OK”。

（4）單擊菜單欄的保存按鈕，命名組態文件后選擇Save，網絡組態信息被寫入CNB模塊。

（5）完成ControlNet網絡的組態后，回到RSLogix5000編程界面，在線觀察，發現遠程機架CNB模塊和I/O模塊上的黃色三角標記已經消失，并且處理器的I/O顯示OK，ControlNet網絡組態完成，整個網絡通信正常，如圖7所示。

圖7 程序輸入/輸出配置圖

4 結束語

本文通過對ControlNet應用背景、網絡概況及原理分析、網絡組態等介紹入手，結合成熟的工程應用實例：ControlNet在沙角C電廠化學除鹽控制系統應用后，較之前的串口通訊的I/O讀寫速度更快，證明了ControlNet確實是連接遠程I/O和對等PLC主站的最理想的網絡。

［1］ ControlNet系 統 概 述 ［Z］.Rockwell Automation CNET-SO001A-ZH.June，2003.

［2］陽憲惠.現場總線技術及其應用［M］.北京：清華大學出版社，2001.

［3］Controllogix系統用戶手冊［Z］.Rockwell International Corporation.2003.

The Application of ControlNet Used in PLC Updated in Water Handling System of SHAJIAO C Power Plant

LIANG Xin-xue
（DongGuan KeHeng Mechanical&Electrical Co.,Ltd，Dongguan523900，China）

The products of PLC from AB provide powerful network functions，the practical applications，they can be used flexibly based on different situation.ControlNet network has been successfully used in water handling system of SHAJIAO C Power Plant through the updating of PLC hardware and network.

PLC；ControlNet；network technology；alteration；application

TP391

A

1009－9492(2014)05－0155－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.039

梁新學，男，1980年生，廣東珠海人，大學本科，工程師。研究領域：機電工程。已發表論文2篇。

(編輯：向 飛)

2013－11－20