西门子自动化与驱动集团自动化系统部

        随着控制技术、计算机技术和网络技术的高速发展以及它们之间相互依赖、相互促进和相互渗透，使得网络控制（Networked Control System）成为控制的主流，特别是以太网及TCP/IP通信技术在IT行业获得了很大的成功, 成为IT行业应用中首选的网络通信技术，同时由于国际现场总线技术标准化工作没有达到人们理想中的结果，以太网及TCP/IP技术却逐步在自动化行业中得到应用，并发展成为一种技术潮流。

        莱钢股份公司500mm热带原分布式计算机控制系统装备有西门子S7-400系列PLC以及ET200M分站，利用目前世界流行的PROFIBUS-DP传动技术网络通讯协议，实现PLC与主传动控制系统6RA24以及分设在操作台、机旁操作箱的从站之间的通讯与数据交换，利用ROFIBUS-FMS协议实现编程器以及各操作台的HMI人机界面之间的通讯与数据交换。系统实现的主要功能有：轧件跟踪、主速度设定与速度级联调、活套张力控制和套高自动控制和负荷自动分配、轧制参数记录与历史记录查询等功能。但随着现场数据信息采集量逐渐增加，数据传输速度受到影响，原有的ROFIBUS-FMS已经逐渐显示出相对滞后性，需要数据传输量更大，传输速度更快的高可靠性网络来满足生产的实际。为此结合现场实际应用的情况引入当今技术成熟且广泛使用的工业以太网以及TCP/IP技术来代替原有的PROFIBUS-FMS现场总现信息模式，利用以太网及TCP/IP技术的高可靠性、高扩展和开放性、高通讯性以及可以与自动化系统互相连接的特性，实现简化网络配置，增大数据传输量，加快传输速度，增加网络用户的目的。

        从硬件配置和网络结构图中可以看出，整个以太网分PLC主站、实时监控用计算机网络、生产现场计算机网络三个部分,三部分间的连接全部用光缆和UTP5类快速连接电缆。PLC主站完成现场数据信息的实时采集和处理；实时监控用计算机网络用以显示整个核心控制系统的相关数据信息，为现场维护人员和车间级管理层提供必要的设备运行信息；生产现场计算机网络主要安装在操作台，用以辅助操作人员对现场设备进行必要的参数设定、修订，实时显示设备的运行状态和运行数据。

1、PLC主站

  SIMATIC S7-400 CPU：414-2DP 128K RAM

   I/O ：  64K数字量或4K模拟量     

2、数据通讯处理器：CP443-1

1）、它有其自己的处理器，可以减轻 CPU 通信负荷，并且允许其它附加的连接，利用带CP 443-1 的 S7-400 可以与编程设备、计算机、控制和监控设备以及其它 SIMATIC S7系统备进行通信；

2）、安装简单，CP 443-1在 S7-400 的模块架上插槽并且通过底版总线连接到其它 S7-400 模块，没有插槽规则；

3）、友好用户型连接；

4）、带有在 AUI 接口和双绞线接口自动转接的 Sub-D 型插座；

5）、通过自动感测的自动数据数率识别。

3、网络连接接口：10M/100M自适应以太网卡

系统选用两种网卡，一种为NovellNE2000兼容型，数据传输速率10M，带BNC接口和RJ45接口各一个，另一种为EDiMAX10/100bpsPCI  Fast Ethernet适配器，10M/100M自适应，主要用于100M网络。

4、 集线器（HUB）

        系统应用了2个集线器，每个区域上的计算机工作站之间可以通过集线器（HUB）通信，采用双绞线组成星形联接，集线器（HUB）之间通过光缆进行通信。数据传输率为100Mbps，可通过HUB上的LED灯得知某计算机工作站是否正常网络连接。

       TCP/IP协议是多台相同或不同类型计算机进行信息交换的一套通信协议。TCP/IP协议组的准确名称应该是internet协议族，TCP和IP是其中两个协议。而internet协议族TCP/IP还包含了与这两个协议有关的其它协议及网络应用，如用户数据报协议（UDP）、地址转化协议（ARP）和互连网控制报文协议（ICMP）。由于TCP/IP是internet采用的协议组，所以将TCP/IP体系结构称作Internet体系结构。

　　►以太网是TCP/IP使用最普遍的物理网络，实际上TCP/IP技术支持各种局域网络协议，包括：令牌总线、令牌环、FDDI（光纤分布式数据接口）、SLIP（串行线路IP）、PPP（点到点协议）、X2.5数据网等，使得介质访问控制方式由原来的令牌式、主从式改变为同步传输,传输速率达到10M～100M。

        根据现有设备及现场的需求，目前设立5#操作台、6#操作台、主控室、编程器、车间级HMI等5个网络用户和工作站。考虑到下一步要建立实时数据库，网络中预留了多个用户端口，以便实现网络升级，运用Internet网络技术实现车间级生产信息及产品质量信息的管理。

工业以太网的应用对整条轧线的计算机控制系统来说，实现了以下功能：

1、             于CP443-1接口自带通讯处理器,减轻了CPU的通讯负荷,使整个分布式计算机控制系统数据信息传输、读入/读出速度加快，由原来的9.6K～12M升级到10M～100M；

2、             传输介质由光缆和快速连接电缆代替原有的屏蔽双绞电缆,使得电磁兼容性降低,减少了电磁干扰,增加了通讯系统的可靠性。

3、             工业以太网的建立,完成了整条轧线通讯控制的冗余配置, 使得系统的可靠性得到进一步提高。

4、             通过以太网,建立了车间级生产信息及产品质量信息管理雏形,为今后管理的科学化、准确化提供技术数据支持。

参考文献：

1、《SIMATIC  NET工业以太网手册》西门子（中国）有限公司

2、《SIMATIC  S7-400可编程序控制器产品目录》西门子（中国）有限公司

作者简介：

丁海，男，1974年9月出生，98年毕业于山东建材学院工业电气自动化专业，主攻自动控制系统的设计与维护，现正在北科大攻读工程硕士，电气工程师。目前就职于莱钢集团板带厂。