對工業(yè)以太網(wǎng)在冶金自動(dòng)化系統中的應用進(jìn)行探討
現場(chǎng)級以上的控制系統采用工業(yè)以太網(wǎng),每一級的工業(yè)以太網(wǎng)都可以是采用不同的結構如:環(huán)形結構,樹(shù)形結構等。所有以太網(wǎng)接口的設備都可以通過(guò)交換饑、集線(xiàn)器和路由器等連接到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )之中。為了保證網(wǎng)絡(luò )暢通和系統的穩定性和可靠性,建議所有的控制系統采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò )或者做冗余系統。
4.2 自動(dòng)化系統的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )通訊
4.2.1 PLC與PLC之間的以太網(wǎng)通訊
這里以西門(mén)子S7-3001400系列的PLC為例。PLC之間可采用S7通訊、S5—兼容通訊(包括ISO協(xié)議、TCP議、ISO—on-TCP協(xié)議等),下面介紹幾種常用的通訊方法。
所需硬件:2套S7-300系統(包括電源模塊PS307、S7-300 PLC、以太網(wǎng)通訊模塊CP343—1)、PC機、以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡CP1613以及連接電纜。所需軟件:STEP 7。
①S7通訊
使用STEP 7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò )組態(tài)(建立S7連接)以及編寫(xiě)通訊程序。如果選擇雙邊通訊要在PLC雙方都編寫(xiě)通訊程序。S7-300 PLC調用函數FB12、FB13進(jìn)行通訊。S7-400調用函數SFB12、SFB13來(lái)進(jìn)行通訊;如果選擇單邊通訊只在主動(dòng)方編寫(xiě)通訊程序,S7-300 PLC調用FB14、FB15進(jìn)行通訊。S7-400調用函數SFB14、SFB15來(lái)進(jìn)行通訊。
②TCP通訊
使用STEP 7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò )組態(tài)(建立TCP連接)以及編寫(xiě)通訊程序。PLC雙方都編寫(xiě)通訊程序。S7-300 PLC調用函數FC5、FC6進(jìn)行通訊,S7-400調用函數FCSO、FC60來(lái)進(jìn)行通訊。
③ISO通訊
使用STEP 7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò )組態(tài)(建立ISO連接)以及編寫(xiě)通訊程序。PLC雙方都編寫(xiě)通訊程序,S7-300 PLC調用函數FC5、FC6進(jìn)行通訊,S7-40o調用函數FC50、FC60來(lái)進(jìn)行通訊。
以上三種通訊方式的操作方法基本一致,只有在建立連接時(shí)選擇各自的協(xié)議即可。
4.2.2 PLC與HMI之間的以太網(wǎng)通訊
由于上位機監控軟件種類(lèi)繁多,PLC與HMI之間的通訊也就種類(lèi)繁多。不同的上位機監控產(chǎn)品可能與PLC的通訊協(xié)議不相同。但大多監控軟件都有一個(gè)共同的標準接口:OPC接口,因此PLC與HMI之間的以太網(wǎng)通訊大多都可采用OPC進(jìn)行通訊。除此之外,用戶(hù)還可以使用VC、VB等編程軟件開(kāi)發(fā)一些簡(jiǎn)單的監控界面與西門(mén)子PLC直接進(jìn)行TCP通訊。
①OPC通訊
所需硬件:1套S7-3o0系統(包括電源模塊Ps307、S7-300 PLC、以太網(wǎng)通訊模塊CP343—1),PC機,以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡CP1613以及連接電纜。所需軟件:STEP 7、SIMATIC NET6.3f提供虛擬Pc機和對Pc站的參數設置)、組態(tài)王以太網(wǎng)通訊實(shí)現:使用STEP 7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò )組態(tài)以及使用HIMATICNET進(jìn)行虛擬PC機組態(tài)。在SIMATIC NET軟件提供的OPC SCOUT中建立所需變量并添加到列表中查看其質(zhì)量戳,如果為good,說(shuō)明配置成功;如果為bad,說(shuō)明配置失敗。在上位機監控軟件中建立OPC通訊接口,并建立外部變量。在變量的連接設備中選擇建立的OPC接口,在變量的寄存器中選擇在OPC SCOUT處所建立的變量,這樣就通過(guò)OPC接口實(shí)現了PLC與上位機監控軟件HMI之間的通訊。如果在不使用上位監控軟件時(shí)還可以通過(guò)使用VC、VB編寫(xiě)的應用程序讀寫(xiě)OPC SCOUT里建立的變量來(lái)實(shí)現。
②通過(guò)VB編寫(xiě)的應用程序與西門(mén)子PLC的TCP/IP通訊中,所需硬件:1套S7-300系統(包括電源模塊PS307、S7-300 PLC、以太網(wǎng)通訊模塊CP343—1),PC機、普通計算機以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡以及連接電纜。所需軟件:STEP 7、VB。
以太網(wǎng)通訊實(shí)現:使用STEP 7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò )組態(tài)(建立TCP連接)以及使用SIMATICNET進(jìn)行虛擬PC機組態(tài)。(建立TCP連接)編寫(xiě)通訊程序,在PLC一方編寫(xiě)通訊程序,S7—300 PLC調用函數FC5、FC6進(jìn)行通訊,S7-400調用函數FC50、FC60來(lái)進(jìn)行通訊,在HMI一方用VB編寫(xiě)通訊程序,采用Winsock控件來(lái)實(shí)現。
工業(yè)以太網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò )結構和網(wǎng)絡(luò )通訊是自動(dòng)化控制系統中的核心部分,因此對予每一個(gè)自動(dòng)化控制系統來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò )結構和網(wǎng)絡(luò )通訊的設計是否理想,直接決定該系統性能的好壞。由于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)展示出來(lái)“一網(wǎng)到底”的工業(yè)控制信息化美景,即它可以一直延伸到企業(yè)現場(chǎng)設備控制層,所以被人們普遍認為是未來(lái)控制網(wǎng)絡(luò )的最佳解決方案,工業(yè)以太網(wǎng)已成為現場(chǎng)總線(xiàn)中的主流前沿技術(shù)。
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