西门子模块6ES7212-1AB23-0XB8质量**

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随着自动化控制设备、工业控制网络一级计算机技术的发展，越来越多的工厂自动化系统采用设备总线、分布式控制、集中信息管理的系统结构。这种结构较大的降低了工程投资，有效地增强了系统的开发性、可维护性，缩短了设计开发的周期，从而获得了广泛的应用。罗克韦尔自动化的ControlLogix 
可编程控制器、ControlNet、DeviceNet 等网络技术就是顺应这种发展方向开发的产品。

用通讯网络代替以往的硬电缆连接，在国内很多时候被认为不好维护的方式。因为一旦发生故障，常规工人会不知如何下手，而要求电气维护人员具备的不仅是常规电气知识，还必须具有自动化知识和网络知识。

但网络的优点是无可比拟的，系统越大越体现出网络的优势：
1．设计简单，减少设计时间和设计出错的可能性；
2．减少现场控制柜之间的控制电缆数量，使施工变得简单；
3．减少了柜间控制电缆的校对工作，使调试过程大大缩短；
4．维护较为方便。

正因为如此，所以减少了投资的三个要素：劳动成本（减少50%），材料成本（减少15%），时间成本（减少50%）。从而节省了成本，获得益：

设计（减少20%）―→硬件（减少15%）―→软件（减少20%）―→验收（减少＞50%）―→维护 (减少＞50%)。

DeviceNet连接1397 DC Drive直流传动和1336 Plus II交流变频器等现场设备，其传输速率为125—500Kbps，传输较大距离500m，每段节点数为64，允许在线热插拔。DeviceNet支持主从、多主和对等通讯，用户应用程序和PC数据可以通过DeviceNet实现设备的有效控制，并且网络具有24VDC电源，以此可以省去连接每一台设备的独立供电电源。DeviceNet使用RSNetWorx 
for DeviceNet软件对网络管理和组态。DeviceNet网络结构简单，实时性强，通讯简单，即插即用，是一种理想的设备层现场总线网络，用以实现，高性能的网络互连。

ControlNet连接主控设备ControlLogix或ProcessLogix，Flex I/O以及工程师站和操作人员工作站等。ControlNet是一个开放的高速的确定网络，它用于传输对时间有苛刻要求的信息，通讯速度为5Mbps，提供实时的对等的通讯服务。ControlNet融合了现有远程I/O和DH+网的性能，对于离散和连续过程控制应用均具有确定性和可重复性功能，用户可自设定网络交换时间达毫秒级，从而大大改善了网络控制的实时性和快速性，采用生产者/客户方式，将传动网络针对不同站点需要多次发送改为一次发送多点共享，减少网络发送次数，从而使网络实时。

ControlNet网络中的I/O，无论CPU框架还是远程扩展框架均通过通讯模块挂在ControlNet网上，然后由软件管理其归属，从而使网络扩展和走线十分灵活。

EtherNet 在此用来连接ProcessLogix系统服务器与操作员站。

EtherNet 作为信息层网络，同样可以实现与ControlNet互连，用户通过工厂EtherNet网络对系统进行维护，真正地实现系统管控、信息一体化。

罗克韦尔自动化网络从结构上看，一个典型的控制系统由三层网络组成，即信息层、控制层和设备层。但各层之间可灵活运用：在设备层的DeviceNet除连接现场设备外同时还可以是I/O，同样在ControlNet同时也可以是现场设备，ControlNet网也可以用EtherNet来实现。

五、调试、问题和解决
由于此系统站点数以及I/O量较大，我们采用分段的方法，将整个系统按工艺区分两部分调试。每工艺区有由中控室往外站点逐一连通，分站点调试。ProcessLogix部分先调试服务器，然后调试工作站，ControlNet调试完成后调试DeviceNet。

调试过程中问题是难免的，主要有ControlLogix、网络以及ProcessLogix方面的问题。
ControlLogix及网络方面表现在以下几点：

1．连接数的问题和解决
ControlLogix系统的控制能力虽然可达280000个数字量/4000个模拟量，以及ControlNet网络每段能达到99个节点。但在使用规划时，还有一个重要的参数——连接数，我们在调试过程中随着站点的增加出现了网络不通，就控制器的处理能力以及网络的节点数来说远远没达到，原因就是**出了控制器连接数。

在ControlLogix系统中连接可以是：
控制器到本地I/O模块或者本地通讯模块；
控制器到远程I/O模块或者远程通讯模块；
生产者和客户标签
通讯

由于在RSLogix5000里对I/O模块组态时采用的是I/O模块直接连接，致使每个数字I/O模块的占用一个连接，使得连接数**出。当重做I/O模块组态采用机架优化连接，这样一来I/O模块的连接压缩到了一个机架优化连接内，节省了连接数量和带宽。

2．NUT、RPI、带宽
NUT（Network Update Time）、RPI（Requested Packet 
Interval）这两个参数在网络中常常影响到网络的带宽，使得网络不畅通或效率不高。在理论上来说当带宽在60%~70%网络效率较高，当带宽不够时就应该减少NUT与RPI时间。另外NUT，RPI之间按一定的关系来确定数值，也能提高网络效率减少带宽，即RPI=2nNUT。

3．安装
除了软件设置，安装不合格同样会引起很多问题。

敷设ControlNet网络的RG6电缆保护要做好。电缆破损，分支器进水以及BNC头做得不好都将影响网络的畅通。在网线敷设好后，分支器不联入节点，装上终端电阻，测量分支器联入节点的BNC芯线与外层电阻应在37.5 ~43Ω之间，小于37.5则有短路现象，过大则接触不好。BNC头的制作建议使用1786-CTK**工具制作，在工具箱内光盘中有制作的全过程的影像文件。

DeviceNet 
网络采用的五芯屏蔽电缆，注意不要接错，另外当电缆接入分接器时，线头如不烫锡或不使用接线鼻，很容易断线引起网络不通，所以要特别注意。
Flex I/O中经常有能扫描到站点而扫描不到模块或个别模块的现象，这主要是由于使用的安装轨道不平整或质量不高，以至于模块底座安装不稳，底座之间联接不可靠引起。拆下模块重新安装到位即可。建议使用质量高不易变形的安装导轨安装Flex I/O。

4．接地
系统接地的可靠性大家一般不会忽略，但计算机的接地往往会忽略。当计算机连接于ControlNet时，如果计算机接地不好，很容易损坏与其连接的CNB模块。

5．ProcessLogix
ProcessLogix系统关键是软件的安装，由于ProcessLogix R320.0 软件在很多地方与bbbbbbs NT4 系统相关联，所以建议从bbbbbbs NT4系统安装开始就照着手册一步一步安装，否则可能会出现不可预见的问题。当然，如果对bbbbbbs NT4熟悉也不会有大问题。

六、总结：
在ControlLogix系统要注意：先规划，再实施；调试中注意连接数、NUT、RPI、带宽以及安装，系统就可以顺利地开通。挑战:
作为惠州油田中较早的开采平台，HZ 21至今仍未在后来建设的平台上采用控制技术。尤其是紧急关闭系统(ESD)，紧急关闭系统可以在发生设备危害或者人身伤害的情况下对所有的机械设备或者系统采取保护措施。石油生产系统常常为异常关闭所困扰，系统每次关闭都会导致严重的石油生产中断。

ESD较初的控制结构体系包括一个连接到两个第三方的网络以及遗留下来的可编程逻辑控制（PLC），用作“工作”和“备用”功能。然而，系统的设置却为每次更换控制器时所发生的问题所困扰。

大约每月一次，在更换控制器时总会发生无法解释的通信错误，并且会导致平台上的设备异常关闭。每次在系统关闭而工作查找问题原因和试图进行纠正时，都要耽误一到两个小时的时间。更糟糕的是，每次并不能明确找出问题的原因，因此根本无法预测系统异常关闭发生的频率。

由于石油市场对不断变化的经济环境较其敏感，因而，如果要达到较佳生产状况，必须尽可能降低运营成本和停工时间。目前HZ 21 所面临的挑战就是安装一套可靠并且易于操作和维护的ESD控制系统，以停工时间。 

解决方案：
在2001年2月，CACT对罗克韦尔自动化ESD控制系统项目进行了决标。中标者的选择是基于公司在其他CACT石油开采平台中使用Allen-Bradley PLC-5的工作经验以及其公认的可靠性。解决方案就是开发出一套完全集成的控制系统，系统必须具有冗余的处理器和媒体网络，采用PLC-5和第三方报警设备。

罗克韦尔自动化**制造解决方案集团提供了整体系统设计方案和正在进行的工程支持。在方案设计的早期，已经花了大量的时间来确保解决方案能够符合开采平台的要求并且减少设备的停工时间。系统集成（包括PLC重新编码）由石油工业设备供应商Petrotec来完成。所有的硬件都安装在现有的控制面板上，以节省空间。

系统升级项目于2001年5月开始。ESD控制系统所选择的配置是基于控制网的“热备份”，安装了一对PLC-5/40C处理器。安装热备份元件就意味着两个PLC应该具有相同的配置，一个用作工作的主控制器，另一个作为处于“模式”的副控制器。两个处理器都连接到相同的输出端，并且读取相同的现场输入信息。如果主PLC控制出现任何问题，副PLC就会立即接替过来，而且生产作业不会中断。

高级应用工程师Alex Ng 在罗克韦尔自动化中国香港公司说：“我们提出的控制解决方案可以确保系统不会因为任何故障而中断。这样就可以在PLC发生故障的情况下保证石油开采平台持续运行，而不需要停止生产作业。”为了实现人机界面功能，专门安装了两台罗克韦尔软件RSView32 SA 工作站，以监控热备份PLC的工作状态。此外，在开采平台21和附近的开采平台26之间还安装了控制网“同轴电缆到光纤”中继器模块。这样，将来就可以在开采平台26上实现多项功能，如远程数据监测、报警控制以及数据记录等等。 

成果：
HZ 21已经在2002年4月成功安装了ESD系统。尽管新的系统仅仅运行了很短一段时间，在升级ESD控制器时尚未发生过故障。较重要的是，系统没有发生过异常关闭，因而没有造成由于停工而引起的惨重损失。维护工作的减少已经使每月的生产时间增加了两个小时。较终，HZ 21 ESD控制系统升级每月可以为操作员节约US$80K。

实践表明，在可靠性提高的同时，系统还具有易于维护的特性。而且，由于系统备件与油田中使用罗克韦尔自动化控制设备的其他CACT开采平台具有通用性，ESD系统将具有更加长远的益处。

较近刚刚发布的IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。

    1.3 工业以太网协议

    由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成之外，往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求，满足互操作条件。

    对应于ISO/OSI七层通信模型，以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层；而在其之上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IP协议为主（已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准）。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP（文件传送协议）、bbbnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、HTTP（WWW协议）、SNMP（简单网络管理协议）等应用层协议进行信息透明访问的，它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。

    为满足工业现场控制系统的应用要求，必须在Ethernet+TCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，制定有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。为此，各现场总线组织纷纷将以太网引入其现场总线体系中的高速部分，利用以太网和TCP/IP技术，以及原有的低速现场总线应用层协议，从而构成了所谓的工业以太网协议，如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。

    (1)HSE(HighSpeedEthernet，高速以太网)

    HSE是现场总线基金会在摒弃了原有高速总线H2之后的新作。FF现场总线基金会明确将HSE定位成实现控制网络与互联网Internet的集成。由HSE链接设备将H1网段信息传送到以太网的主干上并进一步送到企业的ERP和管理系统。操作员在主控室可以直接使用网络浏览器查看现场运行情况。现场设备同样也可以从网络获得控制信息。

    HSE在低四层直接采用以太网+TCP/IP，在应用层和用户层直接采用FFH1的应用层服务和功能块应用进程规范，并通过链接设备(bbbbingDevice)将FFH1网络连接到HSE网段上，HSE链接设备同时也具有网桥和网关的功能，它的网桥功能能用来连接多个H1总线网段，使不同H1网段上的H1设备之间能够进行对等通信而*主机系统的干预。HSE主机可以与所有的链接设备和链接设备上挂接的H1设备进行通信，使操作数据能传送到远程的现场设备，并接收来自现场设备的数据信息，实现监控和报表功能。监视和控制参数可直接映射到标准功能块或者“柔性功能块”(FFB)中。

    (2)PROFInet

    Profibus国际组织针对工业控制要求和Profibus技术特点，提出了基于以太网的PROFInet，它主要包含3方面的技术：①基于通用对象模型(COM)的分布式自动化系统；②规定了Profibus和标准以太网之间的开放、透明通信；③提供了一个包括设备层和系统层、独立于制造商的系统模型。