netLINK在污水處理聯(lián)網(wǎng)工程中的應用

netLINK在污水處理聯(lián)網(wǎng)工程中的應用Application of netLINK on WWT Networking Project(德國赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統有限公司上海代表處)鄒玉鞋remote centralized monitoring and total automationnetwork. Based on intensive analysis to netLINK fromHilscher, combining with the OPC Server developed by鄒玉鞋(1980--)BEICHEN, via real project case, the article provides男，碩士，德國赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統有限an easy-to-use and high reliable Ethernet solution公司技術(shù)支持主管，專(zhuān)門(mén)從事工業(yè)自動(dòng)in terms of S7 PLC centralized moni toring issue.化網(wǎng)絡(luò )通訊研究.Key Words: NetLINK; PLC; Network; Ethernet; FactoryI Automation摘要:摘要:工業(yè)自動(dòng)化程度的愈加深入，集中監控、分散1引言控制成為當今自動(dòng)化盛行的一種聯(lián)網(wǎng)工程解決方案。作為.自動(dòng)化大家的西門(mén)子，其控制系統87系列PLC, 應用非常廣計算機科學(xué)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )化在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛，為聯(lián)網(wǎng)工程提供了分散控制的高可靠解決方案。而如何泛應用，使得工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)歷了從集中控制到分散控制的轉實(shí)現集中監控?是提高自動(dòng)化程度的關(guān)鍵之一，可減少現場(chǎng)變，分散控制使得控制精度提高，實(shí)時(shí)性響應快，連接設備增監控設備、降低工程成本、減少現場(chǎng)技術(shù)人員，實(shí)現真正多，而現場(chǎng)總線(xiàn)以其可靠性高、抗干擾能力強、現場(chǎng)布線(xiàn)簡(jiǎn)單意義上的遠程集中監控，實(shí)現完全自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)。本文在深等優(yōu)勢，在現場(chǎng)層得到廣泛的應用，如Siemens 的PROFIBUS總入分析德國赫優(yōu)訊netLNK功能和特性的基礎上，結合無(wú)錫北線(xiàn)等，S7 PLC作為PROFIBUS主站，連接PROFIBUS從站， 實(shí)現對辰公司研發(fā)的OPC Server, 通過(guò)污水處理聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)例的解從站設備的控制，從而達到分散控制的功能，此應用非常普剖，針對西門(mén)子S7系列PLC集中監控問(wèn)題，提供了一種簡(jiǎn)單遍。另一方面，當現場(chǎng)執行設備很多，現場(chǎng)設備分散，現場(chǎng)需方便、高可靠性的以太網(wǎng)解決方案。要監控的數據量非常大，如果實(shí)現分散監控，監控設備需求量關(guān)鍵詞: netLIK, PLC, 聯(lián)網(wǎng)工程，以太網(wǎng)，工廠(chǎng)自動(dòng)化會(huì )很大，現場(chǎng)成本會(huì )很高，且需要更多的現場(chǎng)技術(shù)人員，而上述問(wèn)題可通過(guò)集中監控來(lái)解決，因此如何實(shí)現集中監控成為關(guān)Abetraet: Following the constant inprovement of鍵問(wèn)題之- ,本文在深入分析德國赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)netLINK的基本industrial automation, centralized monitoring and功能和性能特性的基礎上，基于某污水處理聯(lián)網(wǎng)項目，通過(guò)decentralized control have become the most popularnetLINK實(shí)現S7系列PLC的聯(lián)網(wǎng)，將MPI協(xié)議轉換為以太網(wǎng)，實(shí)solution about networking project. Siemens being現以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)連接，將現場(chǎng)數據采集至總控室，通過(guò)無(wú)one of the top automation enterprises, its S7 PL.C錫北辰公司研發(fā)的netLINK OPC Server, 利用OPC方式，將數is widely applied, and it is also a high-reliable據發(fā)送至監控軟件進(jìn)行數據顯示與分析。此方案實(shí)現簡(jiǎn)單方solution supplier about decentralized control. But便，中國煤化工T靠解決方案。同時(shí)，| how to realize centralized monitoring is criticalnetLIN:勢所在，無(wú)需進(jìn)行現to enhance automation level for the sake of field場(chǎng)設備:YHCNMHG行設備停運，在不影monitoring devices reduction, lower project cost響系統正常工作的情況，輕松實(shí)現工程聯(lián)網(wǎng)，可操作性強。是.|and less technicians in order to implement real 現場(chǎng)工程師聯(lián)網(wǎng)方案的極佳選擇。工廬敝據102netLINK在污水處理聯(lián)網(wǎng)工程中的應用鄒玉鞋用Siemens S7-300作為CPU負貴每個(gè)站點(diǎn)的分散控制，利用德國2德國赫優(yōu)訊netLINK功 能分析與性能特性赫優(yōu)訊netLINK將S7-300 PLC連接至以太網(wǎng)，通過(guò)帶光纖接口的交換機，采用以太網(wǎng)容余光纖環(huán)網(wǎng)構架，實(shí)現高速通訊的網(wǎng)德國赫優(yōu)訊公司網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品之一netLINK，如圖1所示， 主絡(luò )數據傳輸，從而將現場(chǎng)設備的數據傳至總控室，總控室上位要用于解決Siemens S7系列PLC的工程聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，可將Siemens計算機操作員站運行iFIX監控軟件，通過(guò)無(wú)錫北辰公司研發(fā)的MPI、DP、PPI協(xié)議轉換為以太網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現S7 -200. S7-300、netLINK 0PC Server, 利用0PC方式，實(shí)現S7-300控制系統實(shí)時(shí)S7-400系列PLC的以太網(wǎng)連接，通過(guò)以太網(wǎng)對PLC內部DB塊、計數據的讀寫(xiě)，同時(shí)，工程師站也可通過(guò)STEP7軟件對所有S7-300數器、定時(shí)器、Memory、Input、 Output等數據進(jìn)行監控，從站點(diǎn)CPU進(jìn)行編程下載，所有操作均可在總控室中完成。而實(shí)現對現場(chǎng)所有設備數據的實(shí)時(shí)采集。3.2項目系統結構上述已經(jīng)詳細介紹了整個(gè)現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )結構框架及所采用的硬件和軟件，以下給出整個(gè)系統結構圖，如圖2所示。圖1 netLNK圖2項目系統結構圖netLINK結構小巧緊湊;應用簡(jiǎn)單方便;性?xún)r(jià)比高;無(wú)需外接電源、支持即插即用功能，現場(chǎng)使用無(wú)需停止網(wǎng)絡(luò )設備，4 netLINK 網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)方案實(shí)現直接可對CPU數據進(jìn)行監控，同時(shí)netLINK還可 實(shí)現對CPU程序的遠程下載，現場(chǎng)工程師可直接在總控室內對現場(chǎng)指定CPU進(jìn)本項目中，netLINK不僅需要實(shí)現通過(guò)北辰公司0PC行程序的修改，非常方便。Server將CPU數據上傳至iFIX監控軟件，進(jìn)行現場(chǎng)設備的實(shí)時(shí)另外netLINK提供驅動(dòng)API函數，方便用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)監控，而且需要實(shí)現通過(guò)以太網(wǎng)連接至工程師站，利用STEP7發(fā)，用戶(hù)可根據工程項目需求，利用高級語(yǔ)言如VC、VB等，自對指定CPU進(jìn)行程序下載功能。行開(kāi)發(fā)上位監控軟件，實(shí)現對現場(chǎng)設備的監控。且許多國際4.1 netLINK網(wǎng) 關(guān)的參數配置國內知名SCADA/SoftPLC軟件廠(chǎng)商都已集成了netLINK驅動(dòng)，可直接連接netLINK;國際知名的0PC提供廠(chǎng)商Kepware也可提德國赫優(yōu)訊netLINK網(wǎng)關(guān)的參數配置非常簡(jiǎn)單方便，利用供netLINK的OPC Server: 自動(dòng)化系統集成商無(wú)錫北辰更是隨netLINK帶的光盤(pán)，安裝免費軟件SyCon、 運行軟件、新建工針對netLINK的底層函數，研發(fā)了可支持無(wú)限數量netLINK的程，插入一個(gè)netLINK設備，選擇TCP/IP驅動(dòng)， 通過(guò)內置軟件OPC,在經(jīng)過(guò)多個(gè)項目的現場(chǎng)測試與使用后，OPC的可 靠性得NetIdent進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )netLINK設備的搜索，選擇網(wǎng)絡(luò )上需要配置到了充分的驗證。本文正是基于無(wú)錫北辰研發(fā)的netLINK OPC的netLINK,進(jìn)行參數配置，參數配置如圖3所示，首先需要對Server,詳細介紹如何實(shí)現S7系列PLC在污水處理工程上的聯(lián)IP地址進(jìn)行配置，注意IP地址需要和運行計算機的IP地址處于網(wǎng)應用。同一網(wǎng)段上,否則無(wú)法連接硬件。Ethernet參 數默認即可，PROFIBUS參數-般情況下默認即可， 有時(shí)需要根據實(shí)際情況對3 netLINK網(wǎng)關(guān)實(shí)現S7系 列PLC聯(lián)網(wǎng)方案MPI地址進(jìn)行重設，默認為2。參數配置完成后，通過(guò)Online一Download下載設備參數信息至netLINK Flash中， 永久保存。3.1項目背景污水處理關(guān)系到國家資源建設的節約和環(huán)境的保護，處理的工藝流程比較復雜，所需現場(chǎng)設備的數量比較多，項目工程占地面積大，設備比較分散,工作站多且分散，因此一般污中國煤化工水處理過(guò)程都通過(guò)分散控制、集中監控的方案來(lái)實(shí)現。本論文所基于的某污水處理工程項目,項目自動(dòng)控制部分MHCNMHGa主要包括:預處理站、生物處理站、污泥處理站、出水及雨水處理站和污泥消化干化站五個(gè)站點(diǎn)的挖制系統?？刂葡到y均采圍3 neLIK參數配置圖103另外，由于需要通過(guò)工程師站，利用STEP7對CPU進(jìn)行程序下載功能，因此需要通過(guò)SyCon軟件在netLINK硬件上加上5通訊測試IBH Driver的授權，打開(kāi)SyCon, 連接netLINK, 選擇0nline-Activate Driver, 輸入授權碼，通過(guò)On1ine- -Download下載以下通過(guò)簡(jiǎn)單的通訊測試，驗證通訊的狀態(tài)，主要進(jìn)行即可。netLINK的參數配置如有問(wèn)題，可直接聯(lián)系德國赫優(yōu)訊兩個(gè)測試，-是通過(guò)STEP7內部測試程序，測試通過(guò)netLINK與上海代表處。.S7-300的通訊狀態(tài);二是利用OPC Client, 連接無(wú)錫北辰0PCServer,測試netLINK 與S7-300的數據監控狀態(tài)。4.2無(wú)錫北辰開(kāi)發(fā)的OPC Server軟件的組態(tài)5.1 STEP7 與S7-300通訊測試運行無(wú)錫北辰公司netLINK OPC安 裝文件NetLinkOPC.V3. Setup,完成0PC Server的安裝。在桌面或者開(kāi)始菜單中打打開(kāi)STEP 7軟件， 選擇PLC---Monitor/Modify開(kāi)NetLink0PC Editor;鼠標右擊左側BEICHEN NETLINK 0OPC列Variables,設定測試參數，單擊“Monitor Values”，查看表，新建連接“New connetion" ;選中新的連接，修改相關(guān)地址狀態(tài)，如圖6所示，M區地址可被讀寫(xiě)控制，說(shuō)明數據傳輸參數(站點(diǎn)名稱(chēng)、IP地址和PLC地址)，如圖4所示: IP地址即狀態(tài)良好，通訊連接正常，說(shuō)明netLINK通過(guò)IBH驅動(dòng)，可實(shí)現上述netLINK參數配置中所設IP地址，PLC地址- -般為2。STEP7.與S7-300的通訊，同時(shí)可通過(guò)PLC-- -Download, 對編輯在新建的Systeml上右鍵新建變最組“New group"，然后程序進(jìn)行遠程下載，工程師可在總控室內，通過(guò)netLINK， 選右鍵變量組新建變量“New item"，編輯變量名,選擇對應的定IP地址，利用以太網(wǎng)對遠程指定CPU進(jìn)行程序下載操作。地址區如DB、M、I、 區;重復上述操作，根據PLC中的有效參數的設置，設置0PC Server中的數據區域。另外無(wú)錫北辰還提供了通過(guò)Excel表格進(jìn)行參數配置的導入與保存快捷方式，用戶(hù)可簡(jiǎn)單方便的進(jìn)行參數配置。全部參數配置好后，點(diǎn)擊右下角“Save configure"，完成OPC Server的組態(tài)。OPC Server的組態(tài)如有問(wèn)題，可咨詢(xún)無(wú)錫北辰自動(dòng)化系統有限公司。團6 STEP7測試界面5.2 0OPC Client監控數據測試本項目中使用iFIX作為監控軟件，通過(guò)iFIX提供的OPCClient,連接無(wú)錫北辰OPC Server, 從而實(shí)現通過(guò)OPC通訊，對CPU數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。而測試過(guò)程，可選擇任何-家0PC客圖4北辰OPC參數配置戶(hù)端軟件或者任何支持OPC監控軟件進(jìn)行測試。本文鑒于項目原因，使用Kepware 0PC Cl ient進(jìn)行測試，打開(kāi)0PC Cl ient,4.3 STEP7軟件的組態(tài)建立連接，選擇BEICHEN. NETLINK. 0PC. V3,導入所有OPC首先需要安裝STEP7軟件，同時(shí)安裝IBH驅動(dòng)，有關(guān)IBH Server中所 設置的變量，如圖7所示。驅動(dòng)可通過(guò)IBH公司官方網(wǎng)站下載，在安裝好IBH驅動(dòng)后,進(jìn)入“控制面板”或啟動(dòng)“STEP 7”, 選擇菜單欄上的“Options"找到“設置PG/PC接口”雙擊打開(kāi)，選擇IBHNet(MPI) ，點(diǎn)擊Properties, 對部分參數進(jìn)行設置，如圖5所示。關(guān)鍵是IP地址的設定，設置需要連接的netLINK的IP地址，完成后保存，并下載至模塊中，完成STEP7與netLINK的連接。圈7 OPC Clin測試界面中國煤化工生行標簽的設定，通過(guò)iFIX,YHC N M H G參數之間的配合關(guān)系，動(dòng)態(tài)顯示現場(chǎng)執行設備的工作狀態(tài)等，從而實(shí)現對監挖現場(chǎng)設圖5 PG/PC參數配置(下轉第107頁(yè))工萬(wàn)市敬椐104高速精密數碼卷繞解決方案何震球限度地消除卷繞紗簡(jiǎn)的硬邊現象。張力值也因此增大，而過(guò)大的張力不但得不到優(yōu)質(zhì)紗簡(jiǎn)，而且會(huì )增加紗線(xiàn)的斷頭，降低生產(chǎn)效率。因此，本方案采用了所謂2.3卷繞線(xiàn)速度控制簡(jiǎn)介“超喂”的辦法，即送出紗線(xiàn)的速度大于卷取紗線(xiàn)的速度，將理論_上分析，紗筒卷繞的線(xiàn)速度隨紗簡(jiǎn)的卷繞半徑變化紗線(xiàn)卷繞時(shí)簡(jiǎn)子 “硬拖"紗線(xiàn)的狀況改變成緩和地卷取紗線(xiàn)的而變化，而線(xiàn)速度的變化直接引起卷繞張力的波動(dòng)，從而會(huì )影狀況，從而減少斷頭，獲得滿(mǎn)意的松式卷繞筒子。紗線(xiàn)在超喂響紗簡(jiǎn)的成形質(zhì)量和紗線(xiàn)的機械物理性能。如果外層紗的張滾簡(jiǎn).上環(huán)繞的圈數取決于超喂鼂的大小，一-般的超喂 量控制值力大于內層紗的張力，就容易產(chǎn)生簡(jiǎn)子外層紗擠壓內層紗的脹在1.02~1. 06 (一圈情況下)之間。邊現象;如果絡(luò )紗過(guò)程中張力變化過(guò)大，也會(huì )容易造成紗線(xiàn)因3結論絡(luò )紗張力不同出現紗線(xiàn)拉伸率不同，這就要求在絡(luò )簡(jiǎn)過(guò)程中盡量減小張力及壓力的波動(dòng)。所以除保證恒定紗簡(jiǎn)壓力外，保精密絡(luò )簡(jiǎn)、絡(luò )絲機器是紡織工藝中提高紡織品質(zhì)量的關(guān)鍵證卷繞速度相對穩定是控制張力波動(dòng)的-項重要措施。設備，高速精密數碼卷繞方案成功掌握了紗線(xiàn)高速精密卷繞工藝中的“KNOW HOW" ,全部采用永磁電機驅動(dòng)技術(shù)，機器能耗遠2.4張力控制簡(jiǎn)介遠低于傳統的變頻電機傳動(dòng)設備。同時(shí)由于采用了柔性化數碼精密卷繞加工時(shí)紗線(xiàn)張力的大小直接影響簡(jiǎn)子卷繞的松控制技術(shù)，非常適合于高檔織物的多品種、小批量紗簡(jiǎn)生產(chǎn),具緊度，從而影響簡(jiǎn)子繞紗的容量和染色的難易，并影響紗線(xiàn)加有良好的社會(huì )經(jīng)濟效益。和利時(shí)電機技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的該創(chuàng )新解工的斷頭率，因而各種精密卷繞絡(luò )簡(jiǎn)機都有紗線(xiàn)的張力控制決方案涉及了電子控制、數字伺服電機和驅動(dòng)、精密運動(dòng)控制、環(huán)節，特別是供簡(jiǎn)子染色用的紗線(xiàn)的加工張力，不宜過(guò)大，以和計算機網(wǎng)絡(luò )通信等技術(shù)，是典型的高技術(shù)機電- -體化控制方獲得松式卷筒，有利于染色。本方案除了采取措施保證相對恒案，也是采用數字控制技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)的典型案例。定的紗線(xiàn)卷繞線(xiàn)速度外，還另外設計有- 一個(gè)張力遞減調節裝參考文獻置，采用一個(gè)步進(jìn)電機控制的張力調節桿。在線(xiàn)速度升速過(guò)程中，通過(guò)調節步進(jìn)電機的轉角狀態(tài)，控制張力調節桿的角度，[|]陳元甫.機織工藝與設備,上冊.北京:紡織工業(yè)出版改變紗線(xiàn)通過(guò)的門(mén)柵夾持力度，以保證卷繞張力恒定:另外社, 1982,66-89.按照特殊紗簡(jiǎn)“里緊外松”的工藝要求，可以根據紗簡(jiǎn)卷繞半[2]裘愉發(fā).精密絡(luò )簡(jiǎn)生產(chǎn)技術(shù).絲綢,003.().26-27.徑調節張力桿的角度，保證卷繞紗筒小直徑時(shí)卷繞張力大, .[3] 鄒衡.紗線(xiàn)筒子染色工程.北京:中國紡織出版社，大直徑時(shí)卷繞張力小。2004.[4} Luchinger H. 用于筒子紗染色的精密卷繞技術(shù).針織工2.5超喂電機控制簡(jiǎn)介業(yè),1998.(4):44- -48.精密卷繞過(guò)程中紗線(xiàn)線(xiàn)速度肯定大于紗簡(jiǎn)退繞線(xiàn)速度,(上接第104頁(yè))而2008年第一季度德國赫優(yōu)訊又新推出了NL50-MPI, NL50-MPI備工作狀態(tài)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)仿真，并可通過(guò)報警等信息，對現場(chǎng)基于德國赫優(yōu)訊百分百知識產(chǎn)權的網(wǎng)絡(luò )控制芯片netX,功能更的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制與處理。加強大，以太網(wǎng)級點(diǎn)數更多，且內部集成了IBH驅動(dòng)，可直接連接STEP7,實(shí)現CPU的程序下載并監控遠程設備狀態(tài)信息。6總結本文在深入分析德國赫優(yōu)訊網(wǎng)關(guān)netLINK的基本功能和性能特性的基礎上，基于污水處理工程項目，詳細剖析了如何實(shí)[1] System Configurator NetDevices NetLink, NetNode .現通過(guò)netLINK進(jìn)行S7系列PLC的聯(lián)網(wǎng)，集中監控現場(chǎng)設備的運Hilscher Company. (德國赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統有限公司)，行狀態(tài);如何實(shí)現通過(guò)netLINK,利用STEP7對S7系列PLC進(jìn)行2002.遠程的配置下載，并通過(guò)兩個(gè)具體的通訊測試，測試通訊連接[2] IBH Network Sttings. Hischer Company. (德國赫優(yōu)訊自的狀態(tài)，測試結果說(shuō)明通訊狀態(tài)良好。動(dòng)化系統有限公司) ,2003.而本文所基于的污水處理工程項目從2008年初測試完成[3] NetLink System Software. Hilscher Company. (德國赫優(yōu)訊后，截至到目前，已經(jīng)實(shí)現了8個(gè)月的無(wú)故障運行，更加說(shuō)明自動(dòng)化系統有限公司) ,2002.通過(guò)德國赫優(yōu)訊netLINK實(shí)現S7系列PLC的工程聯(lián)網(wǎng)，是一種中國煤化工/engis/irst. htm. IBH可靠的聯(lián)網(wǎng)方案。相信netLINK可 以為廣大自動(dòng)化用戶(hù)提供ComparSiemens控制系統聯(lián)網(wǎng)便捷且切實(shí)可行的解決方案。YHC N M H Gication Comections STEP另外，德國赫優(yōu)訊在netLINK的基礎上，繼續深入研究，新7 V5.3 Siemens Company , 2004.一代產(chǎn) 品NT40~MPI功能更加強大，可連接的MPI級點(diǎn)數更多.[6] http://www . kepware. com/ .Kepware Company.107