【正文】 是沒有一個標準的 CIP 對象可以用來訪問 PLC 的標簽名稱。 2 ETHERNET/IP ControlNet 是一種確定性的串行通信系統(tǒng)，它的協(xié)議模型同七層的 ISO OSI 模型相似，采用了從物理層到應用層分層方 式。 Large Experimental Physics Control Systems, San Jose, California, 20xx． 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 29 附 錄 附錄 1 基于 ETHERNET/IP 的 CONTROLLOGIX 系列 PLC 的接口 凱瑟米爾 ， ， 美國 摘要 由美國 AB公司生產(chǎn)的 ControlLogix系列可編程序邏輯控制器 (PLC)提供了多種接口類型：如以太網(wǎng)、 ControlNet、 DeviceNet、 RS232 等等。也決定了獨立控制在下位軟件中不可或缺的地位。這樣做的目的就是為了解決在工控中大量進行 PID 運算帶來的高負荷。結合成功例子，使得 ControlNet 應用于環(huán)道控制系統(tǒng)有了強大的保障。在RSLogix5000 編程環(huán)境 中， 根據(jù)現(xiàn)場 的硬件基礎 編寫完成 下位 PLC 獨立控制部分的程序，其中 有一個主程序和 28 個子程序，分別用來調(diào)用或控制相應的功能模塊。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 圖 44 主程序流程圖 2．初始化子程序流程 如 圖 45 所示。典型的 ControlLogix 系統(tǒng)包括： 1． ControlLogix 控制器； 2． RSLogix5000 編程軟件； 3．安裝在 1756 框架上的 1756 ControlLogix I/O 模塊； 4．不同的通訊模塊，用于連接 EtherNet/IP、 ControlNet、 DeviceNet、 DH+以及通用北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 遠程 I/O 網(wǎng)絡； 5．通過第三方設備連接的其他網(wǎng)絡。RsLogix5000 編程軟件除了為順序控制提供梯形圖編程外， 還可以為運動控制提供完整的編程及調(diào)試支持。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 圖 33 冗余電源示意圖 冗余控制器 實現(xiàn) 如圖 34 所示。 圖 32 電源模塊功率示意圖 CNET模塊 CNET 模塊采用 ROCKWELL 的 1756CNBR 模塊，共四塊，分別插在兩個 A4 框架的第 1 槽、 A7 框架的第 0 槽。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 SRM 熱備模塊 SRM 熱備模塊采用 ROCKWELL 的 1757SRM/B（最大電壓 30V，最大電流 100mA），共兩塊，分別插入兩個 A4 框架的第 3 槽， SRM 熱備模塊間采用專用光纖相互連接 。 圖 31 系統(tǒng)設計方案圖 其中： 1． PLC 采用美國 ROCKWELL 公司先進的 ControlLogix 系列產(chǎn)品，可靠性高，具有雙機熱備功能，性能穩(wěn)定；同時采用了高速傳送、實時 I/O 的控制網(wǎng)絡（ ControlNet）通信技術，實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)采集、實時傳輸和過程控制，增強下位機的擴展性和數(shù)據(jù)采集的實時 性。它作為控制器和 I/O 設備之間的一條高速通信鏈路，綜合了現(xiàn)有的 RI/O 和 DH 鏈路的能力。 ControlNet 允許多個各自擁有獨立或共 享 I/O 的控制器之間相互通訊或以靈活的方式組織互鎖。由此可知， ControlNet 網(wǎng)絡具有預見數(shù)據(jù)何時能夠可靠傳輸?shù)侥繕说哪芰?，并且?shù)據(jù)的傳輸時間不受網(wǎng)絡節(jié)點添加 /刪除或網(wǎng)絡繁忙等狀況的影響而保持恒定 [3]。在每一個網(wǎng)絡刷新時間（ Network Update Time NUT）內(nèi)自動調(diào)節(jié)網(wǎng)絡上各節(jié)點拿到隱性令牌傳送信息的機會。但是，網(wǎng)絡上并沒有真正的令牌在傳輸。 顯然，與典型的源 /目的地模式相比，生產(chǎn)者 /消費者模型是一種更為靈活高效的處理機制。 基于生 產(chǎn)者 /消費者的通訊模式 目前工業(yè) 自動化 控制網(wǎng) 絡采用 的網(wǎng)絡 模型主 要有兩 種：源 /目 的地模型北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 （ Source/Destination） 和生產(chǎn)者 /消費者 （ Producer/Consumer） 模型，絕大多數(shù)網(wǎng)絡通訊都是采用源 /目的地的通訊模式如 FF、 Lonworks、 Profibus 等。在 RSLinx 軟件中組態(tài)適當?shù)耐ㄓ嶒?qū)動程序，選擇ABPCIC driver，設置 NODE 站點。它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務。但由于利益的驅(qū)使，歐美有些實力雄厚的公司不支持國際標準，仍大力推銷自己的現(xiàn)場總線產(chǎn)品，如德國 Bosch 公司推出 CAN，美國 Echelon 公司推出的 Lon Works 等，導致 IEC最終否決了 FF 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路層和應用層的 4 個標準，使其未能成為國際標準，預計在今后一段時期里，會出現(xiàn)幾種總線標準共存、同一生產(chǎn)現(xiàn) 場有幾種異構網(wǎng)絡互聯(lián)通信的局面。它貫徹全開放協(xié)議，使不同生產(chǎn)商產(chǎn)品之間具有可操作性，系統(tǒng)結構大大簡化，實現(xiàn)以全數(shù)字為主的通信方式，可靠性進一步 提高，代表了工控自動化發(fā)展的方向。 自動化技術與網(wǎng)絡技術的有機結合形成了網(wǎng)絡控制技術。 現(xiàn)場 總線和工業(yè)控制網(wǎng)絡 在企業(yè)信息化和自動化領域內(nèi)，計算機技術、控制技術、網(wǎng)絡與通信技術的結合孕育了現(xiàn)場總線技術和網(wǎng)絡控制技術。如何在油品多樣化的現(xiàn)狀下尋找出不同油品運輸?shù)淖畹统杀痉桨?，這成為一項重要的研究課題。 特此聲明 畢業(yè)設計（論文）作者： 指導教師： 年 月 日 年 月 日北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 I 摘 要 論文的研究工作是以某石油環(huán)道控制系統(tǒng)設計為背景展開的，并且詳細介紹了通過PLC 控制下位系統(tǒng)工作的情況，以自由組態(tài)的形式對系統(tǒng)進行控制，使得程序具有更靈活的控制途徑和更完備的控制方法。 時間進度安排： 第七學期第 6 周～第 15 周，查閱資料，完成開題報告、文獻綜述、外文文獻翻譯； 第七 學期第 16 周～第 17 周，開題報告審閱、答辯； 第八學期第 1 周～第 4 周，分析所用控制閥的控制要求，畫出總體流程圖和不同種類閥門的分流程圖以及 PID 控制流程圖； 第八學期第 5 周～第 7 周，進行下位系統(tǒng)的組態(tài)和單元整定，分配下位 PLC 資源，確定控制、采集用標簽； 第八學期第 8 周～第 14 周，完成控制程序的編制； 第八學期第 15 周～第 17 周，做出使用說明書，完成畢業(yè)設計論文。 工作內(nèi)容及最終成果： 研究系統(tǒng)的工作需求； 分析所用控制閥的控制要求，畫出總體流程圖和不同種類閥門的分流程圖以及 PID 控制流程圖； 進行下位系統(tǒng)的組態(tài)和單元整定； 分配下位 PLC 資源，確定控制、采集用標簽； 完成控制程序的編制； 做出使用說明書。本人同意北華航天工業(yè)學院有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以營利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設計（論文）的部分或全部內(nèi)容。 石油的運輸主要通過輸油管道進行，而輸油本身就是 一項耗能巨大的工業(yè)過程。為適應環(huán)道將來進行其他油品測試的需要，預留原油卸車接口。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 2 在此基礎上，即可采用簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為總線，把多個測量控制儀表連接成為網(wǎng)絡系統(tǒng)，并按照公開規(guī)范的通信協(xié)議，使位于現(xiàn)場的多個微機化測量控制設備以及現(xiàn)場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，從而實現(xiàn)控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的網(wǎng)絡集成。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 4 第 2 章 ControlNet 總線技術 現(xiàn)場總線的發(fā)展 隨著自動化技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡技術的日益推廣，在工業(yè)控制領域，控制規(guī)模的擴大，控制信息、管理信息的增加以及控制系統(tǒng)的柔性、設備間互操作性的要求，八十年代中后期出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 1994 年，現(xiàn)場總線基金會 FF（ FILED BUS FOUNDATION） 集中了世界著名儀表 、 DCS 和自動化設備制造商、科研機構和用戶，成為唯一世界公認不隸屬于某個企業(yè)的國際化標準組織，推動了現(xiàn)場總線標準的制定和產(chǎn)品開發(fā)，其制定的現(xiàn)場總線物理層〔低速總線 H高速總線 H2） 標準已獲得 IEC 批準。它允許傳送無時間苛求的報文數(shù)據(jù)，但不會對有時間要求數(shù)據(jù)傳送造成沖擊。通訊驅(qū)動程序使得控制器可以通過網(wǎng)絡進行通訊。 ControlNet 應用于過程控制、自動化制造等領域。此時采用該模式既可以支持系統(tǒng)的主從、多主或?qū)Φ韧ㄐ沤Y構，也可以支持其任意組 合的混合系統(tǒng)結構，還可在同一鏈路上傳送任意信息類型相混合的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡上每個節(jié)點分配一個唯一的 MAC 地址（從 1 到 99），像普通令牌傳遞總線一樣，持有令牌的節(jié)點可以發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，它在保證對時間有苛求的控制信息傳輸?shù)耐瑫r，也能在同一物理介質(zhì)鏈路上傳送其它無時間苛求的信息。 NUT（網(wǎng)絡刷新時間）是由用戶自己選擇的，它將不停地掃描網(wǎng)絡上的設備節(jié)點，北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 并根據(jù)節(jié)點上設備類型的不同，按照 ControlNet 的 時間片算法在 NUT 內(nèi)為它們分配時間段。對于有多個基于 PC 的控制器之間不同 PLC 之間 PLC 與 DCS 之間存在通訊要求的場合， ControlNet也非常適用。 綜上所述， ControlNet 控制網(wǎng)是一種高速確定性網(wǎng)絡，用于對時間有較高要求的應用場合的信息傳輸，它為對等通信提供實時控制和報文傳送服務。 總體設計方案見 如 圖 31 所示。 為 實現(xiàn)控制器冗余， 要 滿足 到如下要求： 1． 冗余控制器系統(tǒng)需要一個 Logix5555 控制器 ； 2． 由于在副控制器內(nèi)數(shù)據(jù)需要緩存，所以控制器內(nèi)需要兩倍的數(shù)據(jù)存儲空間 ； 3． 冗余控制器必須在 ControlNet 網(wǎng)絡上。 其功率如圖 32 所示。 冗余的實現(xiàn) 冗余電源 的實現(xiàn)如圖 33 所示。 RSLogix5000 軟件簡介 軟件概況 與第一代可編程控制軟件相比， RSLogix5000 功能更加強大，更加方便實用。 ControlLogix 控制器是 Logix5000 系列控制器的一種。 圖 43 程序總流程圖 各個程序的流程圖如下： 1．主程序流程 如 圖 44 所示 。 圖 411 PID 運算流程圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 24 程序簡介 環(huán)道控制系統(tǒng)下位軟件方案二 目的在于單獨控制每一個閥門，實現(xiàn)靈活控制。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 25 第 5 章 課題特點 ControlNet 現(xiàn)場總線技術應用 在現(xiàn)場總線控制領域， ControlNet 憑借更強的遠程控制能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程集中處理的便捷；憑借 5Mb/s 的速率保證了實時傳輸；而且在安全性和穩(wěn)定性上，自身獨有的解決方法保證了在使用過程中數(shù)據(jù)的完備和安全。為此，本課題中， PID 運算全部采用了周期性的運 算，而非在主程序中實時調(diào)用，而是處于周期性運算當中，在運算完畢后，將運算值暫時存儲于一個變量標簽中。更靈活的控制方式，更方便的操作方式也在下位機 PLC 控制中突顯了其 高效、高質(zhì)的優(yōu)點。 Large Experimental Physics Control Systems, San Jose, California, 20xx． [11] J． Y． Tang． SNS VACUUM INSTRUMENTATION AND CONTROL SYSTEM,In: 8th International Conference on Accelerator amp。在現(xiàn)有的綜合布線、網(wǎng)絡硬件、配置和維護等技術知識的支持下，該產(chǎn)品完全可以使用。只要遵循 EtherNet/IP 協(xié)議，我們就可以使用SendRRData 等封裝命令，發(fā)送 CIP 消息即可： Service： Get_Attribute_Single(0x0E) Path： Identity Object(class 0x01， instance 1)， Product Name() 作為回復，接口送回如下信息： Service： Get_Attribute_SingleReply(0x8E) Response： length=12， “1756 ENET/A” CIP 對象模型同樣包括“模擬輸入點” (0x0A)和“離散輸入組” (0x1D)對象，但是到目前為止，我們一切試圖使用它們來訪問 ControlLogix 模擬或數(shù)字輸入模塊的行為都失敗了。 CIP_Read_Data 請求能夠按照 SendUnitData 封裝命令的連接消息立即發(fā)送， 同時在信息前加上一個順序編號 ，發(fā)送 CM_Unconnected_Send 消息則并不需要嵌入這些。 EPICS 設備的輸入和輸出驅(qū)動支持：模擬量、二進制數(shù)和多位記錄類