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新鋼燒結廠(chǎng)MB+網(wǎng)改造成工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)踐
摘要：本文對新鋼燒結廠(chǎng)MB+網(wǎng)改造成以太網(wǎng)的實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行了詳細介紹，對其改造思路進(jìn)行了深入分析，并對其具體實(shí)施過(guò)程的細節進(jìn)行了逐條說(shuō)明，本文對MB＋網(wǎng)改造成以太網(wǎng)具有參考和作用。關(guān)鍵詞：MB+網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)
1.現狀分析
新鋼公司為適應全局的發(fā)展，在燒結廠(chǎng)現有115m2燒結機的生產(chǎn)場(chǎng)地上合理布局，再造了一臺180m2的燒結機，兩臺燒結機由于工藝布局上的原因共用了一條上料系統，即115m2燒結機的配料系統。新建的180m2燒結機通訊網(wǎng)絡(luò )上采用的是基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)，其傳輸介質(zhì)是光纖，數據傳輸速率高，而于始建于2000年的115m2燒結機及其配料系統在通訊網(wǎng)絡(luò )上采用的是MODIBUS PLUS（簡(jiǎn)稱(chēng)MB＋）網(wǎng)，其傳輸介質(zhì)為兩芯屏蔽雙絞線(xiàn)，數據傳輸速率相對較低，而現在工藝布局上要求兩臺燒結機必須共用一個(gè)上料系統，它們之間必然在存在通訊上的連接。115m2燒結機的通訊網(wǎng)絡(luò )采用的是單網(wǎng)架構，其通訊的穩定性和安全性緊密依賴(lài)于單條通訊電纜，在通訊安全上存在不足。當然兩臺燒結機在以下方面存在共性，115m2燒結機采用的PLC控制模塊是MODICON公司的，180m2燒結機也是；兩臺燒結機的上位編程軟件和監控軟件均為CONCEPT和IFIX，只是版本不同�；谏鲜銮闆r，我們考慮將115m2燒結機的單網(wǎng)架構的MB＋網(wǎng)改造成雙網(wǎng)架構的以太網(wǎng)，從180m2燒結機主控室到配料系統主控室，配料系統主控室到115m2燒結機主控室均運用雙光纜進(jìn)行通訊。
2.改造思路
通過(guò)上述分析，我們對整個(gè)改造工程有了一個(gè)比較清晰的思路。實(shí)現通訊的關(guān)鍵在于通訊模塊的選用,我們通過(guò)對施耐德電氣提供的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行了分析比較，最終決定選用其型號為140 NOE 711 X0(100 Base Tx/Fx)的以太網(wǎng)通訊模塊用來(lái)作通訊連接。NOE 771 X0模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)，它提供RJ-45雙絞線(xiàn)接口及MT-RJ光纖接口各一個(gè)，使用以太網(wǎng)的通訊方式，支持Peer Cop 定義 I/O 數據表，支持JAVA及嵌入式WEB服務(wù)用來(lái)PLC硬件。它的連接方式也非常簡(jiǎn)單，只需在現有PLC機柜底板空閑槽位上插入NOE模塊即可，且支持熱拔插。在確定了通訊模塊的選型后，我們的思路有以下幾條。
1、首先鋪設光纜，從115m2燒結機主控室到配料主控室，再從配料主控室到180m2燒結機主控室鋪設雙光纜。
2、請專(zhuān)業(yè)人員對光纜頭與光收發(fā)器進(jìn)行融接。用雙絞線(xiàn)將光收發(fā)器與交換機相連，再用雙絞線(xiàn)從交換機轉接到NOE模塊。
3、安裝NOE模塊和工控機上以太網(wǎng)卡，對各NOE模塊和各相應工控機以太網(wǎng)卡的IP進(jìn)行配置，接通其間的通訊。
4、對各工控機中上位機編程軟件和監控軟件配置進(jìn)行更改，使其由MB＋連接方式轉變?yōu)門(mén)CP/IP的連接方式。
5、對整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行測試驗證，更改其中的錯誤，完善其中的功能。
完成改造后其網(wǎng)絡(luò )結構示意圖如下：
3.具體實(shí)施
首先我們對以下設備的選型作了明確，通訊模塊我們選用了施耐德的NOE 77100，交換機我們選用了MOXA工業(yè)交換機。光纜我們選用了多模鎧裝光纜，光收發(fā)器為，網(wǎng)卡為D_LINK的，雙絞線(xiàn)為AMP的超五類(lèi)屏蔽線(xiàn)。
硬件的安裝方面我們要注意光纜鋪設時(shí)其變轉角不得超過(guò)90。；融接光纖時(shí)要細心謹慎，光纖盒最好用卡帶進(jìn)行固定；在壓制雙絞線(xiàn)的水晶頭時(shí)，要注意八根線(xiàn)的線(xiàn)序，壓制完后，要測試其連通性；安裝網(wǎng)卡時(shí)，注意網(wǎng)卡與計算機插槽的接觸完好，由于我們要在每臺上安裝雙網(wǎng)卡，所以還要注意網(wǎng)卡中斷資源的分配。
軟件的配置方面重點(diǎn)在于IP地址的分配以及上位機編程和監控軟件的配置。
我們先說(shuō)一下IP地址的分配：比如我廠(chǎng)115m2燒結機主控室IP分配可以如下設置：
NOE1地址: 84.19.4.1，NOE2地址: 84.19.4.2
ZCFOS1操作站IP1地址：84.19.4.101，IP2地址：84.19.4.102
ZCFOS2操作站IP1地址：84.19.4.103，IP2地址：84.19.4.104
ZCFOS3操作站IP1地址：84.19.4.105，IP2地址：84.19.4.106
配料系統的IP設置可依此類(lèi)推，要注意的地方是，IP地址的分配必須在同一網(wǎng)段內且唯一，其子網(wǎng)掩碼為：255.0.0.0。
其次我們對上位機的編程軟件及監控軟件進(jìn)行配置，為了能讓我們的監控軟件IFIX識別到NOE通訊模塊，我們要用程序附件中的“記事本”程序打開(kāi)“C:\WINNT\system32\drivers\etc\hosts.ini”文件（注意這里的 “C:\WINNT”其實(shí)應該是操作系統的安裝目錄），hosts文件存放的是IP地址與設備名的對應關(guān)系，我們根據實(shí)際情況對hosts文件進(jìn)行修改。如下圖所示，假設84.19.4.1與84.19.4.2是我廠(chǎng)115m2燒結機主控室的NOE模塊的IP地址，它對應的D11就是上位機監控軟件IFIX配置中的設備名，如果對應錯誤，將導致信號通道的查詢(xún)錯誤，上位機監控軟件將無(wú)法取得正確的監控數據。
修改完畢后，存盤(pán)退出，此文件只有當系統重新啟動(dòng)后才能生效。
在完成hosts文件的修改后，我們需要對IFIX的通訊配置進(jìn)行更改，將MB+通訊方式更改為以太網(wǎng)的通訊方式。仍以115m2燒結機主控室的上位機配置為例，我們先將MB+通訊方式下的監控系統進(jìn)行備份，然后安裝IFIX的以太網(wǎng)通訊MBE驅動(dòng)，完成MBE驅動(dòng)安裝后，我們運行IFIX，打開(kāi)相應工程，點(diǎn)擊其中的“I/O Drivers”,顯示“MBE”，雙擊進(jìn)入“MBE Driver Configuration”,選擇“Channel1”，參照hosts文件的設置，我們將“Device Name”設為D11,“Addressing Type”設為6位，在“Primary Device”中的“IP Address”錄入主NOE通訊模塊的IP地址:84.19.4.1,在“Backup Device” 中的“IP Address”錄入從NOE通訊模塊的IP地址:84.19.4.2,其它參數為系統缺省。IP地址定義完后，還有項重點(diǎn)工作就是定義掃描數據塊，需參照MB+模式下的定義一模一樣地的進(jìn)行定義，各數據塊的參數也必須和以前MB+方式下的一致，以免造成錯亂。完成掃描數據塊的定義后，我們還要在IFIX中配置上位機網(wǎng)卡的IP地址，點(diǎn)擊“Channel1”配置窗口最右端的“Setup”，彈出“Channel1 Communication Setting”窗口，可設置主網(wǎng)卡IP地址和從網(wǎng)卡IP地址，以115m2燒結機主控室的上位機配置為例，我們將某上位機的主、從網(wǎng)卡分別設為84.19.4.101和84.19.4.102，而從網(wǎng)卡的設置要點(diǎn)擊其中的“Advanced”選項來(lái)完成，當然每塊網(wǎng)卡的配置均可設置相應的“Error handing”參數。以上配置如下圖所示:
完成以上配置后，我們需要將IFIX數據庫中的點(diǎn)號類(lèi)型由“MBP”更改成“MBE”，由于上述工程的點(diǎn)號有上千之多，如果手工一個(gè)個(gè)修改，不僅繁瑣，而且容易出錯，為此我們可以通過(guò)IFIX數據庫的“Import”和“Export”功能，將數據庫中的數據導出為CSV格式文件，在Excel中完成修改，再導入到IFIX數據庫。
完成了監控軟件的配置更改后，我們也要對編程軟件的配置作相應更改，打開(kāi)Concept中相應的工程，在“Project”菜單下點(diǎn)選“Configurator”，彈出“PLC Configuration”，展開(kāi)其子項“Config Extensions”，點(diǎn)擊“Select Extensions”，將“TCP/IP Ethernet”的數量設為2,即意為NOE模塊的數量為2塊。
隨后，我們要在“PLC Configuration”的子項“I/O Map”中將NOE模塊配置在與機柜對應的槽位上，比如我們在“I/O Map”中的第一個(gè)機柜上安裝了NOE模塊，其槽位是4號槽和5號槽，我們點(diǎn)擊“I/O Map”中的第一個(gè)機柜相對應的“Edit”列中的按鈕，在“Local Qauntum Drop”的4號槽和5號槽上添加NOE模塊。如下圖示：
在完成以上配置后，接下就是點(diǎn)擊“Config Extensions”中的“Ethernet/ I/O Scanner”，將對應槽位的NOE模塊IP地址填入，并將幀格式選為IEEE 802.3。
至此，上位監控軟件及編程軟件配置全部完成，在經(jīng)過(guò)調試與一段時(shí)間的實(shí)際運行后，我們可以宣布，MB+網(wǎng)絡(luò )改造成工業(yè)以太網(wǎng)的工程勝利實(shí)現。這種基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )有效地解決了工控網(wǎng)與辦公管理網(wǎng)的數據傳輸問(wèn)題。
4.結束語(yǔ)
通過(guò)近一年的實(shí)際生產(chǎn)運行，改造后的工業(yè)以太網(wǎng)一直運行良好，由于其傳輸速率高達100M，使得監控畫(huà)面的運行更加快捷。同時(shí)雙網(wǎng)的運行模式也有效地提高了整個(gè)生產(chǎn)系統的穩定性。依托該網(wǎng)絡(luò )，我們以WEB形式將現場(chǎng)信息全部接入我廠(chǎng)的辦公管理網(wǎng)，使我廠(chǎng)信息化管理水平上了一個(gè)新的臺階。
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