西門子工業(yè)以太網(wǎng)PROFINE在內(nèi)襯層生產(chǎn)線中的應(yīng)用

安桂香

摘 要：首先對西門子工業(yè)以太網(wǎng)Proficient的實(shí)時(shí)協(xié)議進(jìn)行分析，然后敘述Proficient現(xiàn)場總線在內(nèi)襯層項(xiàng)目中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Proficient；實(shí)時(shí)協(xié)議；現(xiàn)場總線

1 西門子PROFINET分析

工業(yè)過程控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為三種，分別是集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在其具有很好的操作性和適應(yīng)性，同時(shí)，也能進(jìn)行很好的移植，但是，這個(gè)系統(tǒng)存在著一定的局限性。集散系統(tǒng)中，不同廠家生產(chǎn)的軟件和硬件產(chǎn)品不能進(jìn)行互換，在這種情況下，各自的制造商都是按照自身通信協(xié)議來工作，在普遍性方面非常差?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有開放性和智能化的優(yōu)點(diǎn)，但是，其在發(fā)展過程中并沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣在應(yīng)用方面存在著應(yīng)用領(lǐng)域非常局限的問題。以太網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用的時(shí)候更加符合用戶對統(tǒng)一通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)的要求。PROFINET是一種基于以太網(wǎng)和開放性的特點(diǎn)，形成了一個(gè)自動(dòng)化工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)技術(shù)使用了開放性的IT標(biāo)準(zhǔn)，和以太網(wǎng)的TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)能夠兼容。工業(yè)以太網(wǎng)提供了實(shí)時(shí)功能，能夠和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，這樣對原有的投資能夠進(jìn)行利用。PROFINET協(xié)議和微軟的自動(dòng)化對象模型以及通信協(xié)議和工控軟件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。PROFINET正在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝置的透明化以及面向?qū)ο蟀l(fā)展。

傳統(tǒng)以太網(wǎng)訪問物理層的方法都要利用CSMA/CD協(xié)議實(shí)現(xiàn)，工業(yè)以太網(wǎng)在發(fā)展過程中具有更好的實(shí)時(shí)性，但是，在使用過程中存在著一些缺點(diǎn)，幀數(shù)過載會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)延時(shí)問題，這樣對網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性具有嚴(yán)重的阻礙作用。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問題的出現(xiàn)，PROFINET可以利用發(fā)送器和接受器對信棧能夠進(jìn)行優(yōu)化，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)能夠完成較高數(shù)據(jù)的傳輸。

2 西門子PROFINET在內(nèi)襯層生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)組成與硬件

圖1

控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖1所示，系統(tǒng)可以通過PC連接PLC，實(shí)現(xiàn)了程序傳遞，在線控制以及修改功能。PLC和操作屏以及傳動(dòng)裝置通過PROFINET連接，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)傳動(dòng)裝置直接連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，對擠出機(jī)、壓延機(jī)以及輔線進(jìn)行控制。

對內(nèi)襯層電控系統(tǒng)的控制特點(diǎn)進(jìn)行利用，PLC選擇西門子公司的S7系列的CPU來作為中央控制單元，這個(gè)系列的CPU具有中等規(guī)模的程序存儲(chǔ)量以及程序框架，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了集中式和分布式I/O一起使用的功能。同時(shí)系統(tǒng)中也配置了CP343模塊，PROFINET接口能夠更好的滿足內(nèi)襯層生產(chǎn)線控制的需要，并且實(shí)現(xiàn)了組件的自動(dòng)化。傳統(tǒng)的傳動(dòng)裝置會(huì)選擇使用西門子公司的6RA70，MM440，以及分布式I/O控制系統(tǒng)。在操作系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面的操作屏，操作界面設(shè)計(jì)軟件也是由西門子公司研發(fā)，這樣在進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)更加方便，也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場工藝參數(shù)的設(shè)置和檢測，以及現(xiàn)場配方的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

2.2 軟件環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

軟件環(huán)境為STEP7 V5.5 CHINESE，新建項(xiàng)目后，在左邊右鍵單擊插入300 CPU ，然后進(jìn)行組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置等，系統(tǒng)硬件組態(tài)圖2所示。

2.3 程序中調(diào)用形式。如圖3所示：

主要是調(diào)用程序塊FC211及FC212來完成對分布式I/O進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，實(shí)現(xiàn)邏輯控制。

2.4 PROFINET通訊實(shí)現(xiàn)的IP地址設(shè)置

根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般在出廠時(shí)每個(gè)模塊都會(huì)有唯一的的MAC地址，要進(jìn)行PROFINET通訊只需要在STEP7軟件的硬件組態(tài)中對其的IP地址進(jìn)行設(shè)置即可。設(shè)置好以后，需要說明的是根據(jù)MAC地址選定，該地址在出廠時(shí)由廠家為每臺PROFINET IO設(shè)備分配，而且是唯一不可修改的；點(diǎn)擊IP地址右邊的“屬性”按鈕則會(huì)彈出Ethernet接口的屬性窗口，然后在IP地址一欄設(shè)置其地址，要注意在一個(gè)系統(tǒng)中IP地址不能重復(fù)，最后在子網(wǎng)下面的窗口選中Ethernet確定就可以將模塊掛在proficient網(wǎng)上。如圖4所示：

圖4

3 項(xiàng)目運(yùn)行分析

文章以大連輪胎廠的內(nèi)襯層壓延生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)際改造的，在項(xiàng)目最終完成后，系統(tǒng)的穩(wěn)定性很高，從沒出現(xiàn)斷線報(bào)警的現(xiàn)象，幾個(gè)PLC同時(shí)用這種工業(yè)以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通訊的實(shí)時(shí)性，快速性，能夠滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.s7300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.