基于現(xiàn)場(chǎng)總線的連鑄機(jī)控制系統(tǒng)

圖1控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
從上圖可以看出，連鑄機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)考慮了實(shí)際應(yīng)用的需要，充分利用軟硬件的資源特點(diǎn)，構(gòu)建三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即信息層，控制層，設(shè)備層。
2.1信息層
信息層要為連鑄機(jī)本體的操作、維護(hù)及廠級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接口，訪問車間級(jí)的生產(chǎn)及管理數(shù)據(jù)，為全廠范圍內(nèi)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯集、監(jiān)視提供服務(wù)，并接受生產(chǎn)調(diào)度指令，協(xié)調(diào)全廠生產(chǎn)。這一層的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大，但對(duì)實(shí)時(shí)性無(wú)過(guò)高要求，同時(shí)為便于不同廠商的PLC及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)，進(jìn)行必要的控制和協(xié)調(diào)，因而采用符合公共標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議的100Mbps速率以太網(wǎng)。
考慮到工業(yè)控制對(duì)可靠性的要求和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，以太網(wǎng)采用冗余光線環(huán)網(wǎng)構(gòu)成，兩臺(tái)工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)具備冗余管理功能。連鑄機(jī)的一臺(tái)服務(wù)器、四臺(tái)操作站通過(guò)以太網(wǎng)卡接入網(wǎng)絡(luò)，PLC系統(tǒng)每個(gè)安裝有CPU模塊的框架通過(guò)以太網(wǎng)接口模塊接入。
2.2控制層
控制層負(fù)責(zé)在公用PLC系統(tǒng)、各鑄流PLC系統(tǒng)及遠(yuǎn)程FlexI/O之間進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的傳遞、交換，協(xié)調(diào)控制，并且提供網(wǎng)絡(luò)編程、程序維護(hù)、設(shè)備組態(tài)、故障排除等功能。
這一層的網(wǎng)絡(luò)不僅要求穩(wěn)定可靠的連接，而且要確保信息傳遞的實(shí)時(shí)性。ControlNet采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通訊速率5Mbps，其特色在于ControlNet是確定性的，這也就意味著網(wǎng)絡(luò)上的I/O設(shè)備和控制器都是在預(yù)定的時(shí)刻進(jìn)行通訊的。ControlNet中的每一個(gè)部件都已經(jīng)在組態(tài)時(shí)提前確定好了通訊時(shí)刻和時(shí)長(zhǎng)，因此它非常穩(wěn)定和可靠，特別適用于對(duì)時(shí)間要求較高的工業(yè)應(yīng)用。同時(shí)為確保通訊不會(huì)出現(xiàn)中斷，在這一層我們使用了冗余的通訊介質(zhì)來(lái)進(jìn)一步提高可靠性。
2.3設(shè)備層
設(shè)備層主要用于將主線傳動(dòng)設(shè)備，即變頻器、軟啟動(dòng)器直接連接到所屬的PLC系統(tǒng)中，不再通過(guò)傳統(tǒng)的數(shù)字、模擬量連接來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，這樣做不僅方便而快速，還可以采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行配置、監(jiān)視和實(shí)時(shí)控制。這一層采用RemoteIO網(wǎng)。
三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得可以根據(jù)連鑄機(jī)系統(tǒng)的具體應(yīng)用要求選擇合適的通訊方式，這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不僅提供了EtherNet/IP、ControlNet、RemoteIO網(wǎng)絡(luò)連接，還包含了面向自動(dòng)控制而優(yōu)化的高級(jí)軟件接口，以保證高效的數(shù)據(jù)傳輸。