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厦门卷烟厂由国家烟草局的批准建立一条CO2膨胀烟丝生产线，来满足市场的需求。经过协商，厦门卷烟厂CO2膨胀烟丝自动系统采用ControlNet网络作为主控制网络，并且网络的结构是冗余双网，运行可靠，实时性强，易于扩展；系统设计合理。功能完善、便于操作。该系统是卷烟业ControlNet冗余网的成功运用之一，达到了国内外卷烟控制系统的先进水平。该网络已经成功运行了二年多，性能稳定，已经取得了良好的社会和经济效益。现将该系统采用的AB控制网介绍如下：

联系人：吴巧燕

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　2　AB控制网的概述
　　　　AB控制网采用一种新的通信模式，即生产者/客户(Producer/Consumer)模式，这种模式允许网络上的所有节点，同时从单个数据源存取相同数据，它用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输，是高速确定性的网络。它允许传送无时间苛刻要求的报文数据，但不会对有时间苛刻要求的传送造成冲击，它作为控制器和I/O设备之间的一条高速通信链路，综合了现有各种网络的能力。该网络具有如下优点[1]：
　　　　① 网络所有节点同步、信息吞吐量大、速度快、效率快，从而能实现的同步控制以及实时性高的网络控制。
　　　　② 在同一链路上，采用多控制器控制相互独立的I/O。
　　　　③ 节点可分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。
　　　　④ 每帧信息都有CRC校验和其他校验措施，数据传输误码率低。
　　　　⑤ 有严重故障的节点可自动从网络上切除，保证网络的正常运行。
　　　　它作为控制器I/O设备之间的一条高速通信链路，综合了现有的I/O和DH+链路的能力。完全可以满足卷烟企业的生产要求。

　　　　3　CO2膨胀烟丝生产线的网络结构与特点
　　　　厦门卷烟厂采用集散型测控管理系统，设一个中心控制室主站和四个分现场(见图1)。各PLC站之间通过ControlNet网络通讯，中控室四台PC机和服务器通过以太网通讯。现场测控由PLC完成，数据监控及分析由工作站计算机承担。各分站独立运行。通过网络分享信息资源；中控室可监控各分站的运行，实行优化调度。主控制网ControlNet冗余网下挂4台型号为1756-L55M13的PLC，分别控制冷端、热端、进料端和出料端四个分站。根据各分站的不同情况，各PLC还通过DeviceNet[2]挂接若干个FLEX I/O和变频器等；冷端和热端的PLC还通过DH+网带了数量的型号1747-K524的SLC，用于监控燃烧炉、压缩机等比较独立和分散的设备。这三层网络结构是卷烟行业比较常用的网络结构，第一层信息层采用以太网，用于全厂的数据采集、历史数据查询和程序的维护；第二层自动化控制层采用ControlNet网络，用于实时I/O控制、报文传送。第三层设备层，用于底层设备的低成本、率信息集成。

　　图1　厦门CO2膨胀烟丝生产线网络结构图

　　　　ControlNet网络具有吞吐量高、资源共享、传输介质为同轴电缆或光纤、支持冗余介质、体系结构灵活等特点。当通信速度为5Mb/s时，网络刷新时间小可达到2ms，可寻址节点数为99个，同轴电缆传输距离达3km(光纤介质使用中继器时可达到30km)。这种通讯速度和距离在卷烟行业的应用是绰绰有余的，可根据距离或厂房的实际情况选用同轴电缆或光纤。

　　　　ControlNet网络是一个高速确定性冗余网络，当一条网线中断时，另一条网线会立刻工作，对通讯和控制没有任何影响，保证生产。

　　　　ControlNet网络组态和编程简单，通过ControlLogix Gateway，它能实现与Ethernet （以太网）、DeviceNet（设备网）、RIO（远程IO）、DH（数据高速公路）网络之间的数据交换。这种灵活的连接方式使扩容升级很容易，如烟厂需要再增加其它设备，只需再添加PLC，对原有系统不须更改。又如挂接到DeviceNet上的控制马达的变频器或软启动器，可直接通过触摸屏或由PLC向设备发送命令、控制设备的运行，又可以从设备读取数据、监视设备的状态、操作方便。

　　　　ControlNet网络支持主从通信、多主通信、对等通信及这些通信的任意通信的混合形式。对输入数据和对等通信数据实行多信道广播，通信形式可以组态选择，应用灵活，并可以改进网络的性能。在传送对时间有苛刻要求的控制信息的同时，对其他无时间苛求的信息也能传送。在每个网络刷新周期内，对时间有苛求的信息是要传输的。这就保证了控制的实时性和可靠性，在AB公司的一些应用软件上(如：Panelbuilder32)编辑Tag时，有scheduled和unscheduled两个选项，可以对信息的传送方式进行选择。

　　　　4　通信模式
　　　　ControlNet网络是基于开放网络技术的一种新的“生产者/客户”通信模式。它允许网络上的所有节点，同时从单个的数据源存取相同的数据。基于这种生产者/客户模式网络的优点：①提率。数据源一旦发送数据，多个节点能够同时接收数据，报文通过目录来识别的。②的同步化。更多的设备能够加到网络上，但不需要增加网络的通信量，并且所有节点的数据同时到达。
　　　　（1）传统的源/目的网络模式特点
　　　　①需要多个数据包传送相同的信息到多台设备；
　　　　②数据到达不同的目的地的时间不同；
　　　　③产生附加的网络通信量，影响网络性能；
　　　　④报文发送和对时间有苛求的I/O数据，需要使用不同的网络。
　　　　（2）生产者/客户网络模式特点
　　　　①多个节点能够从单个生产者(数据源)接收数据；
　　　　②节点能够同步化(多信道广播)；
　　　　③优化的带宽潜力能用于增强系统功能；
　　　　④使用同一网络进行编程和I/O信息传送。
　　
　　　　5　厦门卷烟厂膨胀烟丝生产线AB控制网的应用情况及其维护
　　　　厦门卷烟厂的控制网络从运行到现在比较稳定。曾经出现过一次单网断开的故障，由于有冗余双网，对生产没有造成影响。这次故障是由于误操作把其中一个节点断开所致。经过检修，很快恢复正常。
　　　　厦门卷烟厂膨胀烟丝生产线的ControlNet网络为总线型，网络两端各有一个中端电阻，传输介质为同轴电缆，电缆有五层屏蔽。采用同轴电缆使维护比较简单。ControlNet采用的组态软件是RSNETWORX，它能提供一个图形化的网络视图(见图2)，具有在线和离线组态网络的能力。这个软件是配置控制网和维护控制网的软件。
　　

　　
　　图2　厦门卷烟厂CO2膨胀烟丝生产线ControlNet网络组态
　　
　　　　当网络出现故障时，首先观察PLC部分1756-CNB网卡通讯灯，如发现A网和B网的通讯灯红绿交替闪烁，则说明通讯异常，如果只有其中的B网故障，可直接将其断开，这不影响网络通讯和正常生产。将故障网断开逐段检查，直到查出断点，如果硬件检查不出问题，可启动RSNETWORX，检查网络配置是否正确，如不正确，可用原有备份的网络配置程序重新下载到PLC中，必要时可先进行修改再下载。
　　
　　　　6　总结
　　　　总体上，ControlNet网络是一种先进的网络控制系统平台，是规模庞大、扩容简单、稳定、技术先进的PLC冗余控制网，能保证烟厂的连续生产和生产，完全可以满足卷烟行业的需要。

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Festo DFM2540PAKF

Festo DFM-25-40-P-A-G?F 

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Festo VIGI-03-4

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FESTO DNC-80-200-PPV 

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