梁新学

（东莞市科衡机电有限公司，广东东莞 523900）

ControlNet网络在沙角C电厂化学除盐系统PLC升级的应用

梁新学

（东莞市科衡机电有限公司，广东东莞 523900）

AB公司的PLC产品的网络功能强大，在实际应用中，可以根据不同情况灵活的运用，介绍在除盐系统PLC硬件及网络升级过程中，ControlNet网络在沙角C电厂化学除盐系统中的成功应用。

PLC；ControlNet；网络技术；改造；应用

0 引言

ControlNet是美国罗克韦尔自动化（Rock⁃well Automation）公司推出的工业控制网络技术——NetLinx的控制层网络，也是罗克韦尔电子化制造（E-manufacturing）概念的主要技术之一。

1 ControlNet的概述

（1）ControlNet的网络结构

ControlNet网络在同一物理层介质链路上提供时间关键性I/O数据和报文数据，包括程序的上载/下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持。I/O性能和端到端通讯性能都较传统网络有较大的提高同一链路上允许有多个控制器同时共存，网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取，网络总线速率为5Mbit/s，在端到端总长为250 m的距离内，网络可支持的最大节点数为48个，一个子网最多99个节点，图1为节点数与传输距离的关系：

图1 节点数与传输距离关系图

从图1中可以看出随着设备节点的增多传输距离是递减的，节点数为2个时，最大传输距离为1 000 m；节点数为48个时，最大传输距离为250 m；当设备数增多时，必须增加中继器，以保证传输距离，避免信号衰减。

（2）ControINet系统原理

ControlNet是基于生产者/消费者模式(Produc⁃er/Consumer Mode1)的网络。生产者/消费者模式允许网络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。因为数据将同时到达每一个节点。生产者一消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。Control⁃Net提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I/O控制的性能[1-3]。

2 原系统介绍

除盐系统采用PLC5系列系统；除盐PLC系统由3个13槽机架组成，卡件配置情况如表1。

表1 原系统PLC卡件配置表

水处理系统大部分仪表是开关型和就地显示仪表，例如工艺流程中的箱、罐、池液位计采用了导电式开关型仪表；管道流量计大多是就地玻璃管型指示表。

（1）网络构成

外网（上层网络）经1785-ENET/C以太网模块连接到化学交换机，内网经处理器CH2接口（串口）使本地I/O与远程I/O实现通讯，如图2所示：

图2 系统改造前网络图

沙角C电厂于1995年投产，已运行十多年，化学除盐控制系统还使用A-B公司的早期产品——PLC-5，性能已大大落伍，设备老化过时，备品备件采购困难，而且本地I/O与远程I/O的通讯方式（串口通讯）已经不能适应高速数据传输要求，因此必须进行网络及PLC硬件升级，以确保系统健康地运行。

3 改造的实施

经研究选用A-B公司的CONTROLLOGIX平台，外网还是采用以太网，内网则采用ControlNet控制网。

改造后系统由4个13槽机架组成，就地增加多一个FLEXLOGIX平台，用于阳床电磁阀控制及阀门状态指示，网络图如图3。

图3 ControlNet网络图

（1）程序转换

本系统使用PLC-5程序，所以需要转换成CONTROLLOGIX项目程序，使用RSLOGIX5000软件自带的Translate PLC5/SLC工具实施转换，由于PLC5/SLC500与Controllogix的数据结构是完全不同的，所以在转换工作中最重要的是数据的转换或替换，即在新的系统中，I/O模块已经完全不同了，要按照Controllogix的规则完成I/O组态。

（2）控制方式

化学除盐系统程序控制采用上位机统一监控，上位工控机通过EtherNet以太网CPU通信，上位机监控软件采用ABB公司的POWER GENERATION PORTAL软件，除盐系统在脱硫控制室监控（除盐车间有台监控客户机），由于除盐车间至脱硫控制室距离大概有1.5公里，因此要使用光纤-以太网转换器进行对接通讯，如图4。

图4 系统改造后网络图

（3）构造新的本地I/O与远程I/O网络

本地I/O与远程I/O通信网络采用ControlNet网络技术。新构造的网络图如图5所示。

本次改造采用冗余ControlNet网络，保证了控制的实时性和可靠性，每个节点必须使用不同的地址，否则会发生冲突，地址的选择可以通过CNBR模块侧面的旋钮开关选择，本工程1号机架Cnet地址为1，2号机架Cnet地址为2，3号机架Cnet地址为3，4号机架Cnet地址为4，5号机架Cnet地址为5。

图5 系统改造后I/O图

（4）网络组态与通信实现

利用1786RG6同轴电缆连接好网络后，进行送电并对网络进行组态与通信。首先打开RSLogix 5000编程软件，点击文件→打开→选择已经从PLC-5中转换好的程序，由于此时还没有与项目相关的任何I/O模块，因此必须建立I/O模块，本网络包括一个本地I/O机架和3个远程I/O机架。添加本地机架CNB通讯模块，鼠标右键点击I/O Configuration，并选择New Module，在模块列表中选择1756-CNBR/E，填写相关信息如节点号：1，槽号：0，按OK建立CNBR模块的信息。其它本地和远程I/O的模块可按照此方法一一建立。

建立好I/O模块后，就可以将程序下载到处理器，下载完成后通过观察，发现I/O not respond⁃ing的灯在处理器上闪动，并且远程CNBR模块和远程I/O模块上有黄色的三角标记，通信出现异常，如图6所示。

图6 程序输入/输出配置图

这表示虽然已经用ControlNet连接了远程框架，但是远程I/O的数据属于Schedule的数据，需要进行控制网络规划后才能使用，因此需要进行ControlNet的网络规划，打开RSNetWorx For ControlNet软件，进入ControlNet组态界面：

（1）在工具栏上点击Online按钮，选择网络路径后，读取ControlNet网络上所有设备信息。

（2）选中ControlNet网络后，点击OK，软件会自动读取在ControlNet网络上的设备，读取完毕后，点击Edits Enabled进入编辑模式。

（3）单击菜单Network的Properties项进行网络参数设定，改变Max Scheduled Address为5，改变Max Unscheduled Address为 10，然后点击“OK”。

（4）单击菜单栏的保存按钮，命名组态文件后选择Save，网络组态信息被写入CNB模块。

（5）完成ControlNet网络的组态后，回到RSLogix5000编程界面，在线观察，发现远程机架CNB模块和I/O模块上的黄色三角标记已经消失，并且处理器的I/O显示OK，ControlNet网络组态完成，整个网络通信正常，如图7所示。

图7 程序输入/输出配置图

4 结束语

本文通过对ControlNet应用背景、网络概况及原理分析、网络组态等介绍入手，结合成熟的工程应用实例：ControlNet在沙角C电厂化学除盐控制系统应用后，较之前的串口通讯的I/O读写速度更快，证明了ControlNet确实是连接远程I/O和对等PLC主站的最理想的网络。

［1］ ControlNet系 统 概 述 ［Z］.Rockwell Automation CNET-SO001A-ZH.June，2003.

［2］阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［3］Controllogix系统用户手册［Z］.Rockwell International Corporation.2003.

The Application of ControlNet Used in PLC Updated in Water Handling System of SHAJIAO C Power Plant

LIANG Xin-xue
（DongGuan KeHeng Mechanical&Electrical Co.,Ltd，Dongguan523900，China）

The products of PLC from AB provide powerful network functions，the practical applications，they can be used flexibly based on different situation.ControlNet network has been successfully used in water handling system of SHAJIAO C Power Plant through the updating of PLC hardware and network.

PLC；ControlNet；network technology；alteration；application

TP391

A

1009－9492(2014)05－0155－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.039

梁新学，男，1980年生，广东珠海人，大学本科，工程师。研究领域：机电工程。已发表论文2篇。

(编辑：向 飞)

2013－11－20