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案例頻道一、前言
隨著控制技術、計算機技術和網絡技術的高速發展以及它們之間相互依賴、相互促進和相互滲透，使得網絡控制（Networked Control System）成為控制的主流，特別是以太網及TCP/IP通信技術在IT行業獲得了很大的成功, 成為IT行業應用中首選的網絡通信技術，同時由于國際現場總線技術標準化工作沒有達到人們理想中的結果，以太網及TCP/IP技術卻逐步在自動化行業中得到應用，并發展成為一種技術潮流。
萊鋼股份公司500mm熱帶原分布式計算機控制系統裝備有西門子S7-400系列PLC以及ET200M分站，利用目前世界流行的PROFIBUS-DP傳動技術網絡通訊協議，實現PLC與主傳動控制系統6RA24以及分設在操作臺、機旁操作箱的從站之間的通訊與數據交換，利用ROFIBUS-FMS協議實現編程器以及各操作臺的HMI人機界面之間的通訊與數據交換。系統實現的主要功能有：軋件跟蹤、主速度設定與速度級聯調、活套張力控制和套高自動控制和負荷自動分配、軋制參數記錄與歷史記錄查詢等功能。但隨著現場數據信息采集量逐漸增加，數據傳輸速度受到影響，原有的ROFIBUS-FMS已經逐漸顯示出相對滯后性，需要數據傳輸量更大，傳輸速度更快的高可靠性網絡來滿足生產的實際。為此結合現場實際應用的情況引入當今技術成熟且廣泛使用的工業以太網以及TCP/IP技術來代替原有的PROFIBUS-FMS現場總現信息模式，利用以太網及TCP/IP技術的高可靠性、高擴展和開放性、高通訊性以及可以與自動化系統互相連接的特性，實現簡化網絡配置，增大數據傳輸量，加快傳輸速度，增加網絡用戶的目的。
二、 硬件配置和網絡結構
從硬件配置和網絡結構圖中可以看出，整個以太網分PLC主站、實時監控用計算機網絡、生產現場計算機網絡三個部分,三部分間的連接全部用光纜和UTP5類快速連接電纜。PLC主站完成現場數據信息的實時采集和處理；實時監控用計算機網絡用以顯示整個核心控制系統的相關數據信息，為現場維護人員和車間級管理層提供必要的設備運行信息；生產現場計算機網絡主要安裝在操作臺，用以輔助操作人員對現場設備進行必要的參數設定、修訂，實時顯示設備的運行狀態和運行數據。
1、PLC主站
SIMATIC S7-400 CPU：414-2DP 128K RAM
I/O ： 64K數字量或4K模擬量
2、數據通訊處理器：CP443-1
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1）、它有其自己的處理器，可以減輕 CPU 通信負荷，并且允許其它附加的連接，利用帶CP 443-1 的 S7-400 可以與編程設備、計算機、控制和監控設備以及其它 SIMATIC S7系統備進行通信；
2）、安裝簡單，CP 443-1在 S7-400 的模塊架上插槽并且通過底版總線連接到其它 S7-400 模塊，沒有插槽規則；
3）、友好用戶型連接；
4）、帶有在 AUI 接口和雙絞線接口自動轉接的 Sub-D 型插座；
5）、通過自動感測的自動數據數率識別。
3、網絡連接接口：10M/100M自適應以太網卡
系統選用兩種網卡，一種為NovellNE2000兼容型，數據傳輸速率10M，帶BNC接口和RJ45接口各一個，另一種為EDiMAX10/100bpsPCI Fast Ethernet適配器，10M/100M自適應，主要用于100M網絡。
4、 集線器（HUB）
系統應用了2個集線器，每個區域上的計算機工作站之間可以通過集線器（HUB）通信，采用雙絞線組成星形聯接，集線器（HUB）之間通過光纜進行通信。數據傳輸率為100Mbps，可通過HUB上的LED燈得知某計算機工作站是否正常網絡連接。
二、網絡傳輸控制協議
TCP/IP協議是多臺相同或不同類型計算機進行信息交換的一套通信協議。TCP/IP協議組的準確名稱應該是internet協議族，TCP和IP是其中兩個協議。而internet協議族TCP/IP還包含了與這兩個協議有關的其它協議及網絡應用，如用戶數據報協議（UDP）、地址轉化協議（ARP）和互連網控制報文協議（ICMP）。由于TCP/IP是internet采用的協議組，所以將TCP/IP體系結構稱作Internet體系結構。
►以太網是TCP/IP使用最普遍的物理網絡，實際上TCP/IP技術支持各種局域網絡協議，包括：令牌總線、令牌環、FDDI（光纖分布式數據接口）、SLIP（串行線路IP）、PPP（點到點協議）、X2.5數據網等，使得介質訪問控制方式由原來的令牌式、主從式改變為同步傳輸,傳輸速率達到10M～100M。
三、網絡用戶及工作站
根據現有設備及現場的需求，目前設立5#操作臺、6#操作臺、主控室、編程器、車間級HMI等5個網絡用戶和工作站。考慮到下一步要建立實時數據庫，網絡中預留了多個用戶端口，以便實現網絡升級，運用Internet網絡技術實現車間級生產信息及產品質量信息的管理。
四、與原系統對比的優越性
工業以太網的應用對整條軋線的計算機控制系統來說，實現了以下功能：
1、 于CP443-1接口自帶通訊處理器,減輕了CPU的通訊負荷,使整個分布式計算機控制系統數據信息傳輸、讀入/讀出速度加快，由原來的9.6K～12M升級到10M～100M；
2、 傳輸介質由光纜和快速連接電纜代替原有的屏蔽雙絞電纜,使得電磁兼容性降低,減少了電磁干擾,增加了通訊系統的可靠性。
3、 工業以太網的建立,完成了整條軋線通訊控制的冗余配置, 使得系統的可靠性得到進一步提高。
4、 通過以太網,建立了車間級生產信息及產品質量信息管理雛形,為今后管理的科學化、準確化提供技術數據支持。
參考文獻：
1、《SIMATIC NET工業以太網手冊》西門子（中國）有限公司
2、《SIMATIC S7-400可編程序控制器產品目錄》西門子（中國）有限公司
作者簡介：
丁海，男，1974年9月出生，98年畢業于山東建材學院工業電氣自動化專業，主攻自動控制系統的設計與維護，現正在北科大攻讀工程碩士，電氣工程師。目前就職于萊鋼集團板帶廠。
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