輪胎廠計算機網(wǎng)絡控制技術(shù)

1、橡塑技術(shù)與裝備CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT第 44頁第 28卷 第 10期輪胎廠計算機網(wǎng)絡控制技術(shù)毛俊強 (桂林橡膠機械廠,廣西 桂林 541002摘要 :在輪胎廠中,計算機網(wǎng)絡控制技術(shù)主要由四部分組成:網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)、廠級管理站、車間管理站、現(xiàn)場運行設備。 文中以硫化機為例,說明此套控制系統(tǒng)硬件設計的三種方案,三種方案的不同之處只是現(xiàn)場設備的網(wǎng)絡聯(lián)接方式,有 Controller Link 網(wǎng)絡, Host Link網(wǎng)絡、 Ethernet 網(wǎng)絡,三種方式各有優(yōu)缺點,文中進行了較詳細敘述分析。軟件設計采用 VB6.0,編制了 很

2、多實用功能。實踐證明,采用此項技術(shù),操作控制性能優(yōu)良,運行效果穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞 :計算機網(wǎng)絡;上位機; Controller Link網(wǎng)絡; Host Link網(wǎng)絡; Ethernet 網(wǎng)絡;通訊;監(jiān)控中圖分類號 :TQ330.493 文獻標識碼 :B 文章編號 :1009797X(2002100044040 前言隨著計算機網(wǎng)絡信息技術(shù)的不斷發(fā)展, 計算機 網(wǎng)絡控制 (群控 技術(shù)正在國外輪胎行業(yè)中逐漸發(fā)展 起來。在輪胎生產(chǎn)線上,工藝參數(shù)的設定、打印、 記錄和保存, 對輪胎品質(zhì)的保證與跟蹤是相當重要 的。 目前國內(nèi)輪胎廠大部分還是采用傳統(tǒng)的顯示儀 表和機械式三針記錄儀進行監(jiān)控。 為了保證生產(chǎn)線

3、的正常運行,需投入專門的人力物力進行維護。一 旦出現(xiàn)輪胎缺陷, 必須從繁多的記錄中查找工藝參 數(shù)進行分析, 這樣對輪胎廠的工作造成相當大的麻 煩,同時也影響了輪胎質(zhì)量和鑒別時間,給輪胎生 產(chǎn)廠家和輪胎用戶都造成相當大的影響。 傳統(tǒng)的顯 示與記錄儀表對閑雜人員沒有防范措施, 操作工可 以隨意修改工藝參數(shù), 同行業(yè)人員也可以一目了然 的知道自己的工藝配方, 在當今日趨激烈的競爭年 代, 任何一點商業(yè)秘密的泄露都將對本公司造成不 可估量的損失。世界知名的輪胎公司如米其林、普 利斯通、住友等日前都相繼使用了計算機網(wǎng)絡系 統(tǒng),對于關(guān)鍵的輪胎工藝參數(shù),不是公司內(nèi)部有一 定權(quán)限的人,無法從計算機中讀出來,因

4、為計算機 網(wǎng)絡里設置了一定的密碼權(quán)限。國內(nèi)輪胎行業(yè)使用計算機網(wǎng)絡技術(shù)的可行性, 桂林橡膠機械廠早在 1995年就對其進行了大量的 研究, 并且協(xié)助廣州華南輪胎有限公司完成了國內(nèi) 第一個輪胎行業(yè)計算機網(wǎng)絡系統(tǒng), 該系統(tǒng)由于受當時技術(shù)條件限制, 網(wǎng)絡僅起到了顯示生產(chǎn)設備運行 參數(shù)的作用而無法對現(xiàn)場設備進行遠程控制。 此后 在與日本普利司通和日本住友等國外客戶的合作 中對網(wǎng)絡技術(shù)進行了不斷學習與完善。 目前已在安 徽佳通輪胎公司與貴陽輪胎有限公司進行了聯(lián)網(wǎng) 應用,運行效果良好。目前我們設計的網(wǎng)絡系統(tǒng)共 有三種可供用戶選擇, 現(xiàn)以硫化機為例簡要介紹計 算機網(wǎng)絡技術(shù)在輪胎廠的應用。1 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組

5、成與技術(shù)特點計算機網(wǎng)絡控制技術(shù)是三 C 技術(shù) (Computer、 Control 、 Communication 的核心。運用于輪胎廠的 實例 (見圖 1 ,一般由以下四部分組成:第一部分 為網(wǎng)絡服務器系統(tǒng), 該系統(tǒng)由一套最高配置的計算 機組成, 布置在檔案室里, 除了具有服務器功能外, 還可作為檔案管理網(wǎng)站。第二部分為廠級管理站, 包括所有廠級工作站、 總調(diào)度中心、 財務總監(jiān)網(wǎng)站、 CAD 設計中心、消防系統(tǒng),由于該工作站只是為 輪胎廠高級管理人員提供下屬各部門的生產(chǎn)管理 狀況并下達工作計劃, 所以每一個工作站只需配置 一臺合適的電腦,不必采用熱備份。第三部分為車 間管理站, 主要用于對車

6、間現(xiàn)場設備進行遠程實時 監(jiān)控并且定時將現(xiàn)場設備運行參數(shù)備份, 因此該工 作站需要兩臺硬盤容量大的電腦采用冗余熱備份 技術(shù)互為備用。第四部分為現(xiàn)場運行設備,這些設 備的初始化設定、工藝指標、運行參數(shù)等數(shù)據(jù)既可 在現(xiàn)場設定又可通過車間管理站遠程操作, 車間管 理站對現(xiàn)場設備進行實時監(jiān)控。作者簡介:毛俊強 (1969-,男,工程師, 1990年畢業(yè)于上海電 力學院生產(chǎn)過程自動化專業(yè),主要從事電氣自動化開發(fā)與設計,已發(fā) 表論文 4篇。收稿日期:2001-05-30微機應用與自動控制毛俊強輪胎廠計算機網(wǎng)絡控制技術(shù) 2002年 第 28卷 第 45頁圖 1輪胎廠網(wǎng)絡概圖桂林橡膠機械廠設計的輪胎廠專用計算機

7、網(wǎng) 絡系統(tǒng)具有以下特點:(1數(shù)字化通訊傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng) (DCS只能算 “半數(shù)字化” 系統(tǒng),因為 DCS 系統(tǒng)中許多 I/O模塊接收或發(fā)送 420mA、 010mA、 010V等模擬信號,而我們設 計的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個“純數(shù)字”系統(tǒng),信號 通訊完全實行數(shù)字化,提高了信號傳送的可靠性、 準確性,具有強大的檢錯、糾錯功能。(2互動性和互用性互動性是指聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)間、 互聯(lián)設備間的信息傳 送和溝通。 互用性則意味著對不同生產(chǎn)廠家的性能 相似的設備可進行互換。 比如對同樣的設備可采用 不同品牌的 PLC 。2 系統(tǒng)設計針對工業(yè)設備的自動化控制, 我們對網(wǎng)絡系統(tǒng) 設計了三套硬件方案并且開發(fā)了一套專用軟

8、件。2.1 硬件設計在三套方案中,網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)、廠級管理站 與車間管理站都是完全一樣的, 不同的只是現(xiàn)場設 備的網(wǎng)絡聯(lián)接方式,現(xiàn)分別介紹如下。2.1.1 Controller Link網(wǎng)絡每 一 種 PLC 產(chǎn) 品 都 有 工 業(yè) 級 控 制 網(wǎng) 絡 Controller Link網(wǎng)絡,它可以將多臺 PLC 聯(lián)成一 個由一臺或多臺上位機 (本例中就是車間級管理站 實時監(jiān)控的網(wǎng)絡。 以硫化機最常用的 OMRON PLC為例,簡單介紹該配置所需的硬件:現(xiàn)場 PLC 除了維持正常運行的配置外,還需 增加以下元件:通訊單元 C200HW-COM01一件、總線連接單元 C200HW-CE001一件、

9、Controller Link 單元 C200HW-CLK21一件。上位機配置需要采用一個 Controller Link接口 單元 3G8F5-CLK21。將現(xiàn)場所有的 PLC C200HW-CLK21單元用雙 絞 屏 蔽線 串 接 起 來 , 最 后 一 臺 與 上 位 機 的 3G8F5-CLK21接口串聯(lián),詳細聯(lián)接如圖 2所示。圖 2 方案一現(xiàn)場設備的聯(lián)網(wǎng)圖 該系統(tǒng)最遠傳送距離為 1 000m(從 No.1 PLC至上位機 。最大的優(yōu)點就是將上位機監(jiān)控作為 Controller Link網(wǎng)絡中的一個節(jié)點,這樣完全保證 了監(jiān)控的實時性。缺點是聯(lián)網(wǎng)機臺受到限制(現(xiàn)場 設備最多可聯(lián)接 31臺

10、。2.1.2 Host Link網(wǎng)絡Host Link網(wǎng)絡就是在控制對象與上位機之間 采用 RS-422C 或 RS-485通訊協(xié)議,因此本系統(tǒng)在 工作原理上就顯得簡單多了,在 OMRON PLC硬 件配置中,只要增加以下元件即可:現(xiàn)場 PLC 配置中必須具有將原來的 RS-232C 轉(zhuǎn)換為 RS-422C(或 RS-485 的功能模塊,在本方案 中每套 PLC 選用了一件 NT -AL001通訊轉(zhuǎn)接單元。上 位 機 系 統(tǒng) 中 配 置 了 一 件 總 線 聯(lián) 接 單 元 C500-AL004代替方案一的 3G8F5-CLK21。該系統(tǒng)同樣采用雙絞屏蔽線聯(lián)接, 接線方法與 方案一相同 (NT-

11、AL001取代 C200HW-CLK21, C500-AL004則取代 3G8F5-CLK21 。傳送距離為 每根雙絞屏蔽線的長度不超過 500m 。本方案最大的優(yōu)點就是系統(tǒng)開放性強 (能聯(lián)接 任何具有 RS-422C 或 RS-485通訊協(xié)議的設備 , 配 置相對簡單,比方案一節(jié)約成本,也能滿足實時監(jiān) 控的要求。缺點同樣是聯(lián)網(wǎng)機臺受到限制 (最多可 聯(lián)接 32臺現(xiàn)場設備 。2.1.3 Ethernet網(wǎng)絡Ethernet(以太 網(wǎng)絡是計算機網(wǎng)絡通訊中使用 最多的技術(shù)。該技術(shù)聯(lián)網(wǎng)使用的硬件簡單方便,傳 送距離不超過 500m ,使用一根五類雙絞線聯(lián)接網(wǎng)橡塑技術(shù)與裝備CHINA RUBBER/P

12、LASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT第 46頁第 28卷 第 10期絡兩端設備的以太口即可。如果傳送距離大于 500m ,則需使用光纜聯(lián)接。Ethernet 網(wǎng)絡最大的優(yōu)點在于傳送速度快、容 量大,不受聯(lián)網(wǎng)機臺數(shù)目限制。缺點是設備必須具 有以太通訊專用接口。從可靠性、可擴展性、聯(lián)網(wǎng)成本方面對三種方 案進行比較 (如表 1所示 ,在設計中為了保證車間 與現(xiàn)場設備的正常運行, 對同一車間采用方案一或 方案二聯(lián)網(wǎng); 而方案三是工廠管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的最佳 選擇, 它可以將工廠所有直屬部門進行聯(lián)網(wǎng)且不受 聯(lián)網(wǎng)機臺的限制。 表1三套方案性能價格比較可靠性 可擴展性 聯(lián)網(wǎng)成本 Con

13、trollerLink 網(wǎng)絡 最好 較好 較高 HostLink 網(wǎng)絡 較好 較好 較低 Ethernet 網(wǎng)絡一般最好最低2.2 軟件開發(fā)與數(shù)據(jù)管理在輪胎廠計算機網(wǎng)絡中, 我們采用 Visual Basic6.0(簡稱 VB6.0 中文版作為主要開發(fā)軟件,利用 Visual C+ 6.0編制動態(tài)連接庫 (DLL完成底層操 作。VB6.0企業(yè)版是專為工廠自動控制系統(tǒng)設計 的軟件工具,它非常適合開發(fā)實時監(jiān)控系統(tǒng)。它不 僅是一種匯編語言,而且是一個集應用程序開發(fā)、 測試和糾錯等功能于一體的集成式開發(fā)環(huán)境。 在程 序設計上, VB6.0具有事件驅(qū)動特性和藝術(shù)性的智 能化開發(fā)環(huán)境,可以隨心所欲地編寫畫

14、面,采用拖 放式編輯,使編程效率顯著提高。另外, VB6.0還 提供一種高級的出錯處理技術(shù), 以防止最終毀壞應 用程序。 VB6.0中包含本地代碼編譯器,可以用很 高速度創(chuàng)建基于 Windows95/98或 WindowsNT4.0的應用程序。對數(shù)據(jù)的管理采取了數(shù)據(jù)庫的方式, 將要記錄 的數(shù)據(jù)全部存放在 Access.mdb 數(shù)據(jù)庫中。因此, 可以利用 Access 閱讀和修改數(shù)據(jù)庫, 并可在 Access 環(huán)境下創(chuàng)建各種圖表和曲線。 本系統(tǒng)程序?qū)?chuàng)建數(shù) 據(jù)庫、打開數(shù)據(jù)庫、寫數(shù)據(jù)庫、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫都采用 密碼操作方式做成函數(shù)的形式,以便隨時使用。本 系統(tǒng)開發(fā)的軟件主要包括以下幾大功能:(1自診斷測

15、試功能:在上位機和工控設備啟動 時, 該軟件首先自動檢測硬件和網(wǎng)絡設備的運行狀態(tài),判斷相關(guān)硬件和網(wǎng)絡是否正常,當硬件或網(wǎng)絡 不正常時給出相應的提示。(2初始化功能:通過密碼設置現(xiàn)場設備一些可 能變化的初始參數(shù)。 (3數(shù)據(jù)顯示功能:通過采樣讀取現(xiàn)場設備的運 行數(shù)據(jù),以圖形、曲線、報表等方式顯示于上位機 系統(tǒng)。(4實時監(jiān)控功能:系統(tǒng)運行時,工程技術(shù)人員 在現(xiàn)場或上位機都能通過輸入專用權(quán)限密碼隨時 修改現(xiàn)場設備正常運行所需的指標參數(shù)。(5數(shù)據(jù)存盤功能:對需要備查的數(shù)據(jù)能自動生 成文件格式進行存盤記錄。(6打印功能:以隨機與定時兩種方式打印所需 的數(shù)據(jù),并且可隨時通過輸入密碼對屏幕進行拷 貝。(7歷史

16、記錄查詢功能:輸入密碼與所查的歷史 時間就能自動以圖形、曲線、報表等方式顯示該時 段的運行參數(shù)。(8報警與停機功能:當網(wǎng)絡上的任一設備出現(xiàn) 異常情況時,現(xiàn)場與上位機中都會發(fā)出報警信號。 在具有顯示器的設備上以文字閃爍方式報警; 其它 設備則以聲光方式報警。 如果報警持續(xù)時間超過設 定值或監(jiān)控參數(shù)超過報警上限時, 對異常設備將進 行適當?shù)陌踩Ｊ阶詣油C。(9統(tǒng)計報表功能:將生產(chǎn)設備、產(chǎn)品規(guī)格、操 作人員進行分類、分班、分時、分人的統(tǒng)計。 (10中心調(diào)度功能:完成所有直屬部門與調(diào)度 中心的數(shù)字通訊,向調(diào)度中心傳送各種生產(chǎn)數(shù)據(jù), 同時接收調(diào)度中心下達的各種命令和數(shù)據(jù)。(11密碼管理功能:為了防止工

17、藝配方泄密和 現(xiàn)場閑雜人員改動設備運行數(shù)據(jù), 本軟件設置了系 統(tǒng)功能的訪問權(quán)限, 以密碼方式設定每個網(wǎng)站相應 的操作權(quán)限。(12檔案管理功能:將需要歸檔的數(shù)據(jù)以隨機 或定時兩種方式存入檔案專用網(wǎng)站。 如果進行檔案 文件查詢, 必須由檔案管理人員把被查詢文件進行 網(wǎng)絡映射或共享。(13消防報警功能:當出現(xiàn)火警時,該軟件能 與消防系統(tǒng)同步進行聲光報警, 直到消防中心查明 災情。微機應用與自動控制毛俊強輪胎廠計算機網(wǎng)絡控制技術(shù) 2002年 第 28卷 第 47頁3 系統(tǒng)的優(yōu)點本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡信息技 術(shù)實行實時監(jiān)控, 既避 免了使用大量電纜連接網(wǎng)路, 又可減少線損造成的 誤差,提高實時監(jiān)控的精度與速度,

18、還可取代中央 控制室, 節(jié)約占地面積與基建投資。 抗干擾能力強, 不受室內(nèi)惡劣生產(chǎn)環(huán)境和戶外惡劣天氣的影響。 硬 件結(jié)構(gòu)簡單,安裝與維修方便。4 結(jié)束語隨著輪胎廠規(guī)模的不斷擴大和計算機網(wǎng)絡技 術(shù)的飛速發(fā)展。 桂林橡膠機械廠處于國內(nèi)輪胎機械制造行業(yè)的前鋒,銳意發(fā)展新產(chǎn)品、勇于改造老產(chǎn) 品是工廠改革的指導方針。早在 1997年就在本廠 實行了計算機聯(lián)網(wǎng), 目前擁有同行業(yè)最完善的工業(yè) 局域網(wǎng)絡系統(tǒng)。 因此對于輪胎廠計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的 設計與調(diào)試具有豐富的實踐經(jīng)驗。 1999年與 2000年分別在佳通和貴陽投入聯(lián)網(wǎng)后, 實際運行結(jié)果表 明:系統(tǒng)技術(shù)性能優(yōu)良,運行效果穩(wěn)定可靠,操作 直觀方便。參考文獻:1

19、 龐彥斌,立令琦,程煒等 . 現(xiàn)場總線與 DCS 的網(wǎng)絡集成 . 測控技術(shù), 1999, (9.Computer net work control of tire factoryMao Jun-qiang(Guilin rubber machinery plant, Guilin 541002, Guangxi, ChinaAbsract : In tire factory, the computer net work control mainly consists of net work servicer system、 plant grade control station、 depart

20、ment control station and site operating equipment. Taking curing press for instance, describes the three solutions of hardware design for the control system including controller link, host link and Ethernet net works. Adopts VB6.0 for soft ware design. By practice proved, adopts this technique which can gain good operation control and reliable