netLINK在污水处理联网工程中的应用

netLINK在污水处理联网工程中的应用Application of netLINK on WWT Networking Project(德国赫优讯自动化系统有限公司上海代表处)邹玉鞋remote centralized monitoring and total automationnetwork. Based on intensive analysis to netLINK fromHilscher, combining with the OPC Server developed by邹玉鞋(1980--)BEICHEN, via real project case, the article provides男，硕士，德国赫优讯自动化系统有限an easy-to-use and high reliable Ethernet solution公司技术支持主管，专门从事工业自动in terms of S7 PLC centralized moni toring issue.化网络通讯研究.Key Words: NetLINK; PLC; Network; Ethernet; FactoryI Automation摘要:摘要:工业自动化程度的愈加深入，集中监控、分散1引言控制成为当今自动化盛行的一种联网工程解决方案。作为.自动化大家的西门子，其控制系统87系列PLC, 应用非常广计算机科学的高速发展，网络化在工业自动化领域的广泛，为联网工程提供了分散控制的高可靠解决方案。而如何泛应用，使得工业自动化经历了从集中控制到分散控制的转实现集中监控?是提高自动化程度的关键之一，可减少现场变，分散控制使得控制精度提高，实时性响应快，连接设备增监控设备、降低工程成本、减少现场技术人员，实现真正多，而现场总线以其可靠性高、抗干扰能力强、现场布线简单意义上的远程集中监控，实现完全自动化联网。本文在深等优势，在现场层得到广泛的应用，如Siemens 的PROFIBUS总入分析德国赫优讯netLNK功能和特性的基础上，结合无锡北线等，S7 PLC作为PROFIBUS主站，连接PROFIBUS从站， 实现对辰公司研发的OPC Server, 通过污水处理联网工程实例的解从站设备的控制，从而达到分散控制的功能，此应用非常普剖，针对西门子S7系列PLC集中监控问题，提供了一种简单遍。另一方面，当现场执行设备很多，现场设备分散，现场需方便、高可靠性的以太网解决方案。要监控的数据量非常大，如果实现分散监控，监控设备需求量关键词: netLIK, PLC, 联网工程，以太网，工厂自动化会很大，现场成本会很高，且需要更多的现场技术人员，而上述问题可通过集中监控来解决，因此如何实现集中监控成为关Abetraet: Following the constant inprovement of键问题之- ,本文在深入分析德国赫优讯网关netLINK的基本industrial automation, centralized monitoring and功能和性能特性的基础上，基于某污水处理联网项目，通过decentralized control have become the most popularnetLINK实现S7系列PLC的联网，将MPI协议转换为以太网，实solution about networking project. Siemens being现以太网光纤环网连接，将现场数据采集至总控室，通过无one of the top automation enterprises, its S7 PL.C锡北辰公司研发的netLINK OPC Server, 利用OPC方式，将数is widely applied, and it is also a high-reliable据发送至监控软件进行数据显示与分析。此方案实现简单方solution supplier about decentralized control. But便，中国煤化工T靠解决方案。同时，| how to realize centralized monitoring is criticalnetLIN:势所在，无需进行现to enhance automation level for the sake of field场设备:YHCNMHG行设备停运，在不影monitoring devices reduction, lower project cost响系统正常工作的情况，轻松实现工程联网，可操作性强。是.|and less technicians in order to implement real 现场工程师联网方案的极佳选择。工庐敝据102netLINK在污水处理联网工程中的应用邹玉鞋用Siemens S7-300作为CPU负贵每个站点的分散控制，利用德国2德国赫优讯netLINK功 能分析与性能特性赫优讯netLINK将S7-300 PLC连接至以太网，通过带光纤接口的交换机，采用以太网容余光纤环网构架，实现高速通讯的网德国赫优讯公司网关产品之一netLINK，如图1所示， 主络数据传输，从而将现场设备的数据传至总控室，总控室上位要用于解决Siemens S7系列PLC的工程联网问题，可将Siemens计算机操作员站运行iFIX监控软件，通过无锡北辰公司研发的MPI、DP、PPI协议转换为以太网协议，实现S7 -200. S7-300、netLINK 0PC Server, 利用0PC方式，实现S7-300控制系统实时S7-400系列PLC的以太网连接，通过以太网对PLC内部DB块、计数据的读写，同时，工程师站也可通过STEP7软件对所有S7-300数器、定时器、Memory、Input、 Output等数据进行监控，从站点CPU进行编程下载，所有操作均可在总控室中完成。而实现对现场所有设备数据的实时采集。3.2项目系统结构上述已经详细介绍了整个现场网络结构框架及所采用的硬件和软件，以下给出整个系统结构图，如图2所示。图1 netLNK图2项目系统结构图netLINK结构小巧紧凑;应用简单方便;性价比高;无需外接电源、支持即插即用功能，现场使用无需停止网络设备，4 netLINK 网关联网方案实现直接可对CPU数据进行监控，同时netLINK还可 实现对CPU程序的远程下载，现场工程师可直接在总控室内对现场指定CPU进本项目中，netLINK不仅需要实现通过北辰公司0PC行程序的修改，非常方便。Server将CPU数据上传至iFIX监控软件，进行现场设备的实时另外netLINK提供驱动API函数，方便用户进行二次开监控，而且需要实现通过以太网连接至工程师站，利用STEP7发，用户可根据工程项目需求，利用高级语言如VC、VB等，自对指定CPU进行程序下载功能。行开发上位监控软件，实现对现场设备的监控。且许多国际4.1 netLINK网 关的參数配置国内知名SCADA/SoftPLC软件厂商都已集成了netLINK驱动，可直接连接netLINK;国际知名的0PC提供厂商Kepware也可提德国赫优讯netLINK网关的参数配置非常简单方便，利用供netLINK的OPC Server: 自动化系统集成商无锡北辰更是随netLINK带的光盘，安装免费软件SyCon、 运行软件、新建工针对netLINK的底层函数，研发了可支持无限数量netLINK的程，插入一个netLINK设备，选择TCP/IP驱动， 通过内置软件OPC,在经过多个项目的现场测试与使用后，OPC的可 靠性得NetIdent进行网络netLINK设备的搜索，选择网络上需要配置到了充分的验证。本文正是基于无锡北辰研发的netLINK OPC的netLINK,进行参数配置，参数配置如图3所示，首先需要对Server,详细介绍如何实现S7系列PLC在污水处理工程上的联IP地址进行配置，注意IP地址需要和运行计算机的IP地址处于网应用。同一网段上,否则无法连接硬件。Ethernet参 数默认即可，PROFIBUS参数-般情况下默认即可， 有时需要根据实际情况对3 netLINK网关实现S7系 列PLC联网方案MPI地址进行重设，默认为2。参数配置完成后，通过Online一Download下载设备参数信息至netLINK Flash中， 永久保存。3.1项目背景污水处理关系到国家资源建设的节约和环境的保护，处理的工艺流程比较复杂，所需现场设备的数量比较多，项目工程占地面积大，设备比较分散,工作站多且分散，因此一般污中国煤化工水处理过程都通过分散控制、集中监控的方案来实现。本论文所基于的某污水处理工程项目,项目自动控制部分MHCNMHGa主要包括:预处理站、生物处理站、污泥处理站、出水及雨水处理站和污泥消化干化站五个站点的挖制系统。控制系统均采围3 neLIK参数配置图103另外，由于需要通过工程师站，利用STEP7对CPU进行程序下载功能，因此需要通过SyCon软件在netLINK硬件上加上5通讯测试IBH Driver的授权，打开SyCon, 连接netLINK, 选择0nline-Activate Driver, 输入授权码，通过On1ine- -Download下载以下通过简单的通讯测试，验证通讯的状态，主要进行即可。netLINK的参数配置如有问题，可直接联系德国赫优讯两个测试，-是通过STEP7内部测试程序，测试通过netLINK与上海代表处。.S7-300的通讯状态;二是利用OPC Client, 连接无锡北辰0PCServer,测试netLINK 与S7-300的数据监控状态。4.2无锡北辰开发的OPC Server软件的组态5.1 STEP7 与S7-300通讯测试运行无锡北辰公司netLINK OPC安 装文件NetLinkOPC.V3. Setup,完成0PC Server的安装。在桌面或者开始菜单中打打开STEP 7软件， 选择PLC---Monitor/Modify开NetLink0PC Editor;鼠标右击左侧BEICHEN NETLINK 0OPC列Variables,设定测试参数，单击“Monitor Values”，查看表，新建连接“New connetion" ;选中新的连接，修改相关地址状态，如图6所示，M区地址可被读写控制，说明数据传输参数(站点名称、IP地址和PLC地址)，如图4所示: IP地址即状态良好，通讯连接正常，说明netLINK通过IBH驱动，可实现上述netLINK参数配置中所设IP地址，PLC地址- -般为2。STEP7.与S7-300的通讯，同时可通过PLC-- -Download, 对编辑在新建的Systeml上右键新建变最组“New group"，然后程序进行远程下载，工程师可在总控室内，通过netLINK， 选右键变量组新建变量“New item"，编辑变量名,选择对应的定IP地址，利用以太网对远程指定CPU进行程序下载操作。地址区如DB、M、I、 区;重复上述操作，根据PLC中的有效参数的设置，设置0PC Server中的数据区域。另外无锡北辰还提供了通过Excel表格进行参数配置的导入与保存快捷方式，用户可简单方便的进行参数配置。全部参数配置好后，点击右下角“Save configure"，完成OPC Server的组态。OPC Server的组态如有问题，可咨询无锡北辰自动化系统有限公司。團6 STEP7测试界面5.2 0OPC Client监控数据测试本项目中使用iFIX作为监控软件，通过iFIX提供的OPCClient,连接无锡北辰OPC Server, 从而实现通过OPC通讯，对CPU数据进行实时监控。而测试过程，可选择任何-家0PC客图4北辰OPC参数配置户端软件或者任何支持OPC监控软件进行测试。本文鉴于项目原因，使用Kepware 0PC Cl ient进行测试，打开0PC Cl ient,4.3 STEP7软件的组态建立连接，选择BEICHEN. NETLINK. 0PC. V3,导入所有OPC首先需要安装STEP7软件，同时安装IBH驱动，有关IBH Server中所 设置的变量，如图7所示。驱动可通过IBH公司官方网站下载，在安装好IBH驱动后,进入“控制面板”或启动“STEP 7”, 选择菜单栏上的“Options"找到“设置PG/PC接口”双击打开，选择IBHNet(MPI) ，点击Properties, 对部分参数进行设置，如图5所示。关键是IP地址的设定，设置需要连接的netLINK的IP地址，完成后保存，并下载至模块中，完成STEP7与netLINK的连接。圈7 OPC Clin测试界面中国煤化工生行标签的设定，通过iFIX,YHC N M H G参数之间的配合关系，动态显示现场执行设备的工作状态等，从而实现对监挖现场设图5 PG/PC参数配置(下转第107页)工万市敬椐104高速精密数码卷绕解决方案何震球限度地消除卷绕纱简的硬边现象。张力值也因此增大，而过大的张力不但得不到优质纱简，而且会增加纱线的断头，降低生产效率。因此，本方案采用了所谓2.3卷绕线速度控制简介“超喂”的办法，即送出纱线的速度大于卷取纱线的速度，将理论_上分析，纱筒卷绕的线速度随纱简的卷绕半径变化纱线卷绕时简子 “硬拖"纱线的状况改变成缓和地卷取纱线的而变化，而线速度的变化直接引起卷绕张力的波动，从而会影状况，从而减少断头，获得满意的松式卷绕筒子。纱线在超喂响纱简的成形质量和纱线的机械物理性能。如果外层纱的张滚简.上环绕的圈数取决于超喂鼂的大小，一-般的超喂 量控制值力大于内层纱的张力，就容易产生简子外层纱挤压内层纱的胀在1.02~1. 06 (一圈情况下)之间。边现象;如果络纱过程中张力变化过大，也会容易造成纱线因3结论络纱张力不同出现纱线拉伸率不同，这就要求在络简过程中尽量减小张力及压力的波动。所以除保证恒定纱简压力外，保精密络简、络丝机器是纺织工艺中提高纺织品质量的关键证卷绕速度相对稳定是控制张力波动的-项重要措施。设备，高速精密数码卷绕方案成功掌握了纱线高速精密卷绕工艺中的“KNOW HOW" ,全部采用永磁电机驱动技术，机器能耗远2.4张力控制简介远低于传统的变频电机传动设备。同时由于采用了柔性化数码精密卷绕加工时纱线张力的大小直接影响简子卷绕的松控制技术，非常适合于高档织物的多品种、小批量纱简生产,具紧度，从而影响简子绕纱的容量和染色的难易，并影响纱线加有良好的社会经济效益。和利时电机技术公司开发的该创新解工的断头率，因而各种精密卷绕络简机都有纱线的张力控制决方案涉及了电子控制、数字伺服电机和驱动、精密运动控制、环节，特别是供简子染色用的纱线的加工张力，不宜过大，以和计算机网络通信等技术，是典型的高技术机电- -体化控制方获得松式卷筒，有利于染色。本方案除了采取措施保证相对恒案，也是采用数字控制技术改造传统产业的典型案例。定的纱线卷绕线速度外，还另外设计有- 一个张力递减调节装参考文献置，采用一个步进电机控制的张力调节杆。在线速度升速过程中，通过调节步进电机的转角状态，控制张力调节杆的角度，[|]陈元甫.机织工艺与设备,上册.北京:纺织工业出版改变纱线通过的门栅夹持力度，以保证卷绕张力恒定:另外社, 1982,66-89.按照特殊纱简“里紧外松”的工艺要求，可以根据纱简卷绕半[2]裘愉发.精密络简生产技术.丝绸,003.().26-27.径调节张力杆的角度，保证卷绕纱筒小直径时卷绕张力大, .[3] 邹衡.纱线筒子染色工程.北京:中国纺织出版社，大直径时卷绕张力小。2004.[4} Luchinger H. 用于筒子纱染色的精密卷绕技术.针织工2.5超喂电机控制简介业,1998.(4):44- -48.精密卷绕过程中纱线线速度肯定大于纱简退绕线速度,(上接第104页)而2008年第一季度德国赫优讯又新推出了NL50-MPI, NL50-MPI备工作状态的静态或动态仿真，并可通过报警等信息，对现场基于德国赫优讯百分百知识产权的网络控制芯片netX,功能更的运行状态进行实时的控制与处理。加强大，以太网级点数更多，且内部集成了IBH驱动，可直接连接STEP7,实现CPU的程序下载并监控远程设备状态信息。6总结本文在深入分析德国赫优讯网关netLINK的基本功能和性能特性的基础上，基于污水处理工程项目，详细剖析了如何实[1] System Configurator NetDevices NetLink, NetNode .现通过netLINK进行S7系列PLC的联网，集中监控现场设备的运Hilscher Company. (德国赫优讯自动化系统有限公司)，行状态;如何实现通过netLINK,利用STEP7对S7系列PLC进行2002.远程的配置下载，并通过两个具体的通讯测试，测试通讯连接[2] IBH Network Sttings. Hischer Company. (德国赫优讯自的状态，测试结果说明通讯状态良好。动化系统有限公司) ,2003.而本文所基于的污水处理工程项目从2008年初测试完成[3] NetLink System Software. Hilscher Company. (德国赫优讯后，截至到目前，已经实现了8个月的无故障运行，更加说明自动化系统有限公司) ,2002.通过德国赫优讯netLINK实现S7系列PLC的工程联网，是一种中国煤化工/engis/irst. htm. IBH可靠的联网方案。相信netLINK可 以为广大自动化用户提供ComparSiemens控制系统联网便捷且切实可行的解决方案。YHC N M H Gication Comections STEP另外，德国赫优讯在netLINK的基础上，继续深入研究，新7 V5.3 Siemens Company , 2004.一代产 品NT40~MPI功能更加强大，可连接的MPI级点数更多.[6] http://www . kepware. com/ .Kepware Company.107