SIMATICNET工業(yè)自動化以太網(wǎng)在連鑄機系統(tǒng)的應用

1、    SIMATICNET工業(yè)自動化以太網(wǎng)在連鑄機系統(tǒng)的應用1引言由于工業(yè)現(xiàn)場總線標準兼容性原因，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，高實效，高擴展性成為工業(yè)控制的主流技術。德國西門子公司研發(fā)的SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)作為西門子全集成自動化系統(tǒng)中的一個重要組成部分，是工控領域應用廣泛的工業(yè)以太網(wǎng)體系。SIMATICNET提供了符合ISO/OSI網(wǎng)絡參考模型下開放的適用于工業(yè)環(huán)境下各種控制級別的不同的通信系統(tǒng)，為完善的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的通訊提供部件和網(wǎng)絡體系。2SIM1 引言由于工業(yè)現(xiàn)場總線標準兼容性原因，在許多新建工業(yè)控制工程中，

2、工業(yè)以太網(wǎng)正以其低成本，高實效，高擴展性成為工業(yè)控制的主流技術。德國西門子公司研發(fā)的SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)作為西門子全集成自動化系統(tǒng)中的一個重要組成部分，是工控領域應用廣泛的工業(yè)以太網(wǎng)體系。SIMATIC NET提供了符合ISO/OSI網(wǎng)絡參考模型下開放的適用于工業(yè)環(huán)境下各種控制級別的不同的通信系統(tǒng)，為完善的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的通訊提供部件和網(wǎng)絡體系。2 SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)概述SIMATIC NET是一個開放、高效的工業(yè)通訊網(wǎng)絡體系。主要由3部分組成: Industrial Ethernet工業(yè)以太網(wǎng)；Profibus現(xiàn)場總線；A-S Interface前端總線。通過上

3、面3部分網(wǎng)絡體系組合，SIMATIC NET就幾乎可以應用于所有的工業(yè)自動化領域，實現(xiàn)將現(xiàn)場分散的儀表、控制器、計算機的全系統(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。網(wǎng)絡拓撲結構有總線型、環(huán)型等結構。網(wǎng)絡連接元件有OSM（光學交換機模板）和ESM（電氣交換機模板）待系列交換機。其中組建以太網(wǎng)最關鍵的設備是CP系列的通信處理器。通過CP系列模板用戶可以很方便的將S7系列PLC通過以太網(wǎng)進行連接，并且支持使用STEP7軟件。同時可以同PC上的OPCServer進行通信。SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)軟件包括SIMATIC NET V6.0和OPC（OLE for

4、Process Control）標準，其中SIMATIC NET軟件提供了統(tǒng)一的Windows畫面，通過它提供了APC（Advanced PC Configuration）高級PC配置工具，PC機可以作為整個系統(tǒng)控制系統(tǒng)的一個站點同其他PLC站進行通信，SIMATIC NET OPC是服務器/客戶端結構，客戶端訪問服務器的程序。采用OPC技術大大提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應性。3 濟鋼第三煉鋼廠連鑄機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡配置濟鋼三煉鋼板坯連鑄機基礎自動化控制系統(tǒng)就是采用德國SIEMENS公司的SIMATIC NET技術構建的儀控合一的基礎工業(yè)控制網(wǎng)絡。整個基礎自動化控制系統(tǒng)分為二級，一級是由L1服務

5、器、L1客戶端、智能專家系統(tǒng)計算機（ASTC、Mold Expert）和各主PLC組成工業(yè)以太網(wǎng)絡，網(wǎng)絡通信介質使用的是屏蔽雙絞線以及光纖，通信速率為10Mb/s，采用環(huán)形拓撲結構，進行信息的交換，使操作人員可以實時監(jiān)控現(xiàn)場設備運行狀態(tài)，根據(jù)生產(chǎn)情況在HMI上進行遠程控制，并可將設備運行情況通過曲線或文字的形式記錄下來，以備后期研發(fā)。第二級是為了滿足各PLC與各單體設備之間數(shù)據(jù)快速響應要求，采用SIMATIC NET通訊系統(tǒng)中的Profibus網(wǎng)絡作為單元級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，完成主體PLC與遠程I/O系統(tǒng)、分布I/O系統(tǒng)和變頻器通訊，以滿足生產(chǎn)的精準要求。PLC主要采用S7-300、 S7-400

6、及C7系列作為主站，遠程I/O、變頻器等智能單元作為從站，主站與從站通過現(xiàn)場總線PROFIBUS_DP進行通訊。在這套控制系統(tǒng)所有的電氣設備包括PLC、數(shù)字傳動裝置等全部采用德國SIEMENS公司產(chǎn)品。整個網(wǎng)絡的布局如圖1所示。圖1 連鑄機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡配置由該連鑄機控制系統(tǒng)由18套PLC、4臺計算機操作站、1臺計算機服務器以及遠程I/O組成。其中四臺主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及智能設備通過Profibus-DP與各自的主PLC通信。PLC-C用于公用系統(tǒng)的檢測和控制，PLC-S用于鑄流系統(tǒng)的檢測和控制， PLC-I用于儀表系統(tǒng)的檢

7、測和控制。PLC-R用于輥道系統(tǒng)的檢測和控制，其余各PLC有1臺PLC用于結晶器調寬系統(tǒng)的檢測和控制，1臺PLC用于結晶器振動系統(tǒng)的檢測和控制，2臺用于結晶器液位系統(tǒng)的檢測和控制3臺用于液壓系統(tǒng)的檢測和控制，2臺用于潤滑系統(tǒng)的檢測和控制，2臺用于一次、二次火焰切割機的檢測和控制， 1臺用于鑄坯打號機的檢測和控制、1臺用于去毛刺的機檢測和控制。設置了4臺計算機操作站用于智能人機接口，分別放在主操作室和出坯操作室，對連鑄機進行動態(tài)監(jiān)視和操作，并打印報警事件。核心設備服務器放置于微機室中。.4 系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)通信濟鋼三煉鋼連鑄機控制系統(tǒng)的PLC編程工具采用Siemens公司的Step7.0軟件，該軟

8、件可能通過以太網(wǎng)對S7系列PLC進行遠程組態(tài)，編程和診斷。上位數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制畫面系統(tǒng)即SCADA（Supervisory ControI And Data AcquiSition System），開發(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Server可以連接上數(shù)個百個Client組成龐大的系統(tǒng)，并可以進行網(wǎng)絡中的遠程組態(tài)，組態(tài)方便，功能強大。Factorylink7.5該軟件利用OPC技術與SIMATIC NET OPC服務器通信，將現(xiàn)場信號按照統(tǒng)一的標準與服務器端連接起來，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)交換，整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖2所示。圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程通過上圖我們可以看出系統(tǒng)的4臺客戶端計算機直接與L1服務器進行通信，從服務器中讀取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，而L1服務器作為SIMATICNET的OPC客戶端與SIMATIC NET的OPC服務器通信，SIMATIC NET的OPC服務器才直接與下位PLC進行通訊的，實現(xiàn)對PLC內存單元的直接進行