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新鋼燒結廠MB+網(wǎng)改造成工業(yè)以太網(wǎng)的實踐
摘要：本文對新鋼燒結廠MB+網(wǎng)改造成以太網(wǎng)的實踐過程進行了詳細介紹，對其改造思路進行了深入分析，并對其具體實施過程的細節(jié)進行了逐條說明，本文對MB＋網(wǎng)改造成以太網(wǎng)具有參考和作用。關鍵詞：MB+網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)
1.現(xiàn)狀分析
新鋼公司為適應全局的發(fā)展，在燒結廠現(xiàn)有115m2燒結機的生產(chǎn)場地上合理布局，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(tǒng)，即115m2燒結機的配料系統(tǒng)。新建的180m2燒結機通訊網(wǎng)絡上采用的是基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)，其傳輸介質是光纖，數(shù)據(jù)傳輸速率高，而于始建于2000年的115m2燒結機及其配料系統(tǒng)在通訊網(wǎng)絡上采用的是MODIBUS PLUS（簡稱MB＋）網(wǎng)，其傳輸介質為兩芯屏蔽雙絞線，數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，而現(xiàn)在工藝布局上要求兩臺燒結機必須共用一個上料系統(tǒng)，它們之間必然在存在通訊上的連接。115m2燒結機的通訊網(wǎng)絡采用的是單網(wǎng)架構，其通訊的穩(wěn)定性和安全性緊密依賴于單條通訊電纜，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(jiān)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(tǒng)主控室，配料系統(tǒng)主控室到115m2燒結機主控室均運用雙光纜進行通訊。
2.改造思路
通過上述分析，我們對整個改造工程有了一個比較清晰的思路。實現(xiàn)通訊的關鍵在于通訊模塊的選用,我們通過對施耐德電氣提供的TCP/IP網(wǎng)絡設備進行了分析比較，最終決定選用其型號為140 NOE 711 X0(100 Base Tx/Fx)的以太網(wǎng)通訊模塊用來作通訊連接。NOE 771 X0模塊具有以下優(yōu)點，它提供RJ-45雙絞線接口及MT-RJ光纖接口各一個，使用以太網(wǎng)的通訊方式，支持Peer Cop 定義 I/O 數(shù)據(jù)表，支持JAVA及嵌入式WEB服務用來PLC硬件。它的連接方式也非常簡單，只需在現(xiàn)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、請專業(yè)人員對光纜頭與光收發(fā)器進行融接。用雙絞線將光收發(fā)器與交換機相連，再用雙絞線從交換機轉接到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(jiān)控軟件配置進行更改，使其由MB＋連接方式轉變?yōu)門CP/IP的連接方式。
5、對整個通訊網(wǎng)絡進行測試驗證，更改其中的錯誤，完善其中的功能。
完成改造后其網(wǎng)絡結構示意圖如下：
3.具體實施
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，雙絞線為AMP的超五類屏蔽線。
硬件的安裝方面我們要注意光纜鋪設時其變轉角不得超過90。；融接光纖時要細心謹慎，光纖盒最好用卡帶進行固定；在壓制雙絞線的水晶頭時，要注意八根線的線序，壓制完后，要測試其連通性；安裝網(wǎng)卡時，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在于IP地址的分配以及上位機編程和監(jiān)控軟件的配置。
我們先說一下IP地址的分配：比如我廠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(tǒng)的IP設置可依此類推，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(jiān)控軟件進行配置，為了能讓我們的監(jiān)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“C:\WINNT\system32\drivers\etc\hosts.ini”文件（注意這里的 “C:\WINNT”其實應該是操作系統(tǒng)的安裝目錄），hosts文件存放的是IP地址與設備名的對應關系，我們根據(jù)實際情況對hosts文件進行修改。如下圖所示，假設84.19.4.1與84.19.4.2是我廠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(jiān)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錯誤，上位機監(jiān)控軟件將無法取得正確的監(jiān)控數(shù)據(jù)。
修改完畢后，存盤退出，此文件只有當系統(tǒng)重新啟動后才能生效。
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(jiān)控系統(tǒng)進行備份，然后安裝IFIX的以太網(wǎng)通訊MBE驅動，完成MBE驅動安裝后，我們運行IFIX，打開相應工程，點擊其中的“I/O Drivers”,顯示“MBE”，雙擊進入“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(shù)為系統(tǒng)缺省。IP地址定義完后，還有項重點工作就是定義掃描數(shù)據(jù)塊，需參照MB+模式下的定義一模一樣地的進行定義，各數(shù)據(jù)塊的參數(shù)也必須和以前MB+方式下的一致，以免造成錯亂。完成掃描數(shù)據(jù)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)卡的設置要點擊其中的“Advanced”選項來完成，當然每塊網(wǎng)卡的配置均可設置相應的“Error handing”參數(shù)。以上配置如下圖所示:
完成以上配置后，我們需要將IFIX數(shù)據(jù)庫中的點號類型由“MBP”更改成“MBE”，由于上述工程的點號有上千之多，如果手工一個個修改，不僅繁瑣，而且容易出錯，為此我們可以通過IFIX數(shù)據(jù)庫的“Import”和“Export”功能，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)導出為CSV格式文件，在Excel中完成修改，再導入到IFIX數(shù)據(jù)庫。
完成了監(jiān)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Concept中相應的工程，在“Project”菜單下點選“Configurator”，彈出“PLC Configuration”，展開其子項“Config Extensions”，點擊“Select Extensions”，將“TCP/IP Ethernet”的數(shù)量設為2,即意為NOE模塊的數(shù)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”中的第一個機柜上安裝了NOE模塊，其槽位是4號槽和5號槽，我們點擊“I/O Map”中的第一個機柜相對應的“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(jiān)控軟件及編程軟件配置全部完成，在經(jīng)過調試與一段時間的實際運行后，我們可以宣布，MB+網(wǎng)絡改造成工業(yè)以太網(wǎng)的工程勝利實現(xiàn)。這種基于TCP/IP的網(wǎng)絡有效地解決了工控網(wǎng)與辦公管理網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸問題。
4.結束語
通過近一年的實際生產(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(jiān)控畫面的運行更加快捷。同時雙網(wǎng)的運行模式也有效地提高了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。依托該網(wǎng)絡，我們以WEB形式將現(xiàn)場信息全部接入我廠的辦公管理網(wǎng)，使我廠信息化管理水平上了一個新的臺階。
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