ControlNet、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)在介質(zhì)系統(tǒng)的應(yīng)用

李立立

摘要：羅克韋爾自動化NetLinx網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要應(yīng)用在遷鋼熱軋生產(chǎn)線的介質(zhì)系統(tǒng)中。ControlNet網(wǎng)絡(luò)、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)和EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)組成NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這個架構(gòu)將單一網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備到多網(wǎng)絡(luò)多設(shè)備集成在一起，方便我們完成從底層設(shè)備（如軟起、變頻器）到高層設(shè)備（如PLC、上位機(jī)）的無縫控制。

關(guān)鍵詞：NetLinx ControlNe網(wǎng) DeviceNet網(wǎng)

中圖分類號：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）11-0000-00

NetLinx網(wǎng)絡(luò)，采用通用工業(yè)協(xié)議-CIP（Common Industrail Protocol）協(xié)議，它將自動化系統(tǒng)中的所有組件集成在一起，方便我們在任何NetLinx網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)控制、系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)采集。

1 網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)

DeviceNet網(wǎng)絡(luò)可將底層設(shè)備直接與車間級控制器相連，64個節(jié)點，是一種多分支、開放式的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，很大程度上減少了設(shè)備的硬接線，它是一種低成本、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)。

1.2ControlNet網(wǎng)絡(luò)

ControlNet網(wǎng)絡(luò)是一種開放式、高速性的網(wǎng)絡(luò)，在用于傳輸對時間有苛刻要求的信息的同時，也支持對時間無苛刻要求的數(shù)據(jù)傳輸。它為網(wǎng)絡(luò)提供實時控制和信息服務(wù)，作為控制器和I/O設(shè)備間的一條高速通信信道，可連接各類設(shè)備到一條ControlNet網(wǎng)絡(luò)上，包括I/O模塊、操作終端以及其它支持ControlNet的設(shè)備。

2 實際應(yīng)用

遷鋼熱軋生產(chǎn)線的介質(zhì)系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)使用的是控制網(wǎng)模塊、以太網(wǎng)模塊、控制網(wǎng)與設(shè)備網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)模塊。通過這些網(wǎng)絡(luò)模塊，介質(zhì)控制系統(tǒng)實現(xiàn)了控制器和遠(yuǎn)程I/O的通訊，及其對軟起、變頻器的啟?？刂频?。

2.1 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)

2.1.1 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在干線的兩端都要連接121歐姆的終端電阻。

2.1.2 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)連接電纜

DeviceNet網(wǎng)絡(luò)采用3種連接電纜：

圓形粗纜-一對紅黑雙絞線為24V直流電源線，一對藍(lán)白雙絞線為信號線，一根屏蔽線，可用于干線、支線。

圓形細(xì)纜-一對紅黑雙絞線為24V直流電源線，一對藍(lán)白雙絞線為信號線，一根屏蔽線，用于支線，柔韌性優(yōu)于圓形粗纜，也用于干線。

扁平線纜-一對紅黑雙絞線為24V直流電源線，一對藍(lán)白雙絞線為信號線，用作干線。

（1）最大干線距離。最大干線距離是指網(wǎng)絡(luò)上任意兩個設(shè)備間的最大長度，一般情況下，最大距離應(yīng)為終端電阻間的距離。

DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通信速率有3種：125 kbit/s、250 kbit/s、500 kbit/s，任意兩點間的距離不能超過所用波特率下的最大電纜距離。如：當(dāng)通信速率為125 kbit/s時，圓形粗纜、圓形細(xì)纜、扁平線纜的最大距離分別為500m、100m、420m。

（2）累積支線長度。累積支線長度指的是在電纜系統(tǒng)中所有支線，包括粗纜或細(xì)纜的總和，這個總和不能超過所用通信速率允許的最大累積長度：125 kbit/s，156m；250 kbit/s，78m；500 kbit/s，39m。

2.1.3 網(wǎng)關(guān)模塊

網(wǎng)關(guān)模塊，是ControlNet和DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的連接設(shè)備，起著紐帶、橋接的作用。它有自己內(nèi)部的輸入（input）、輸出（output）、狀態(tài)（status）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)關(guān)模塊接收底層設(shè)備（軟起、DSA、E3 Plus等）的輸入數(shù)據(jù)后，它將這些數(shù)據(jù)復(fù)制到自身的輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，最后由控制器從輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中讀出這些數(shù)據(jù)；控制器發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)模塊輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，它將這些數(shù)據(jù)復(fù)制給底層設(shè)備（軟起、DSA、E3 Plus等），通過“I/O映射”，完成底層設(shè)備（軟起、DSA、E3 Plus等）與控制器間的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

2.2 ControlNet網(wǎng)絡(luò)

2.2.1 ControlNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

ControlNet網(wǎng)絡(luò)多采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，干線的兩端需要安裝75歐姆的終端電阻。

2.2.2 ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接電纜

ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接電纜干線電纜段的長度：

一個網(wǎng)段由終端電阻、分接器、1786-RG6高頻屏蔽電纜組成。

對干線電纜段沒有最小長度的限制，最大允許段的長度是1000m，帶2個分接器，每附加1個分接器，電纜段的最大總長度減少16.3m，一個網(wǎng)段中最多允許分接器的數(shù)目為48個。

2.2.3 ControlNet網(wǎng)絡(luò)模塊

控制網(wǎng)模塊，可以橋接ControlNet鏈路與其他網(wǎng)絡(luò)，從而把信息傳送給其他網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，還可以監(jiān)視并控制ControlLogix控制器的遠(yuǎn)程1756 I/O模塊。

2.2.4 技術(shù)指標(biāo)

最大傳播延遲，即網(wǎng)絡(luò)上兩個節(jié)點間最壞情況下的信號延遲，影響信號延遲的因素主要是信號通過的距離和中繼器數(shù)目。

一個網(wǎng)絡(luò)如果正常運行，所有的網(wǎng)絡(luò)延遲之和必須小于等于最大傳播延時121us。同軸電纜延時值為4.17ns/m，通過分接器的延時很小可以忽略不計。

對于冗余網(wǎng)絡(luò)來說，不僅僅要計算最壞情況下兩個節(jié)點間的信號延遲，還需要計算最壞情況下通道A和通道B間的延時偏差。最壞情況下冗余通道間的延時偏差應(yīng)該小于等于6.4 us。

通過利用ControlNet、DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，我們完成完成了對液壓站工作泵、潤滑站工作泵的控制，極大程度地降低了操作人員的操作強(qiáng)度，能夠幫助自動化維護(hù)人員快速發(fā)現(xiàn)液位、壓力、溫度等異常情況，方便故障處理及日常設(shè)備維護(hù)。

3 結(jié)語

本文是在查閱相關(guān)資料，理解相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，通過實際經(jīng)驗累積完成的。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使得現(xiàn)場操作逐漸邁向簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，對設(shè)備監(jiān)控、趨勢采集、信息組態(tài)提供了很大的便利。

參考文獻(xiàn)

[1]NetLinx選型指南.

[2]DeviceNet電纜系統(tǒng)規(guī)劃與安裝手冊.

[3]ControlNet同軸電纜規(guī)劃與安裝指南.

[4]Logix5000控制系統(tǒng)中的ControlNet模塊.