摘要：本文介紹了基于美國ALLEN—BRADLEY公司的ControlLogix結構體系，集成EtherNet、DeviceNet 、Modbus 網絡的集中監視、分散控制的自動控制系統在供水行業的一個應用。 關鍵詞：ControlLogix 系統、EtherNet 網絡、DeviceNet 網絡、Modbus 網絡 Abstract: This text introduced according to the United States Allen-Bradley company’s controllogix construction system , gather Ethernet ,Devicenet Modbus the network’s concentration surveillance ,scatter about the control’s an application of automatic control system at water supply profession Keywords: controllogix system ; EtherNet ; DeviceNet ; Modbus 一. 系統概述 此系統是珠海廣昌泵站的自動化控制系統，廣昌泵站是為解決珠海市及澳門咸期供水而新建的一個泵站,其日供源水可達 80 萬立方米。整個泵站自動控制系統采用集中監測,分散控制的方式。采用 AB 公司的 ControlLogix 控制系統，集成 EtherNet、 DeviceNet 、Modbus三條網絡形成一個完善的控制系統，完成整個泵站的配電系統的控制及監視、機組的控制及運行監視、總出口閥的控制及監視、各種開關量及模擬量的報警、數據采集等。 二. 應用背景及系統選型 由于整個泵站有 17 個綜合保護器（帶 RS232/RS485/光纖，數據傳輸通過Modbus，每一個綜合保護器對應一面高壓開關柜。）及 3 套帶 DeviceNet 接口 TOSHIBA 公司的 6KV 高壓變頻器。根據我們使用自動化設備的經驗，經認真分析比較，我們選用美國 AB 公司的ControlLogix控制系統，配以 Rsview32 監控軟件，實現泵站監控系統的各項功能，達到自動化控制系統的目的。 1． 美國 AB 公司的 ControlLogix 控制系統特點： ·無縫連接 易于和現有PLC 系統集成。 ·快速 ControlLogix結構在背板上提供了高速數據傳輸總線，Logix5550 控制器提供了高速傳輸的控制平臺。 ·可組態 提供了模塊化控制方法。 ·工業化 提高了高強度平臺，可耐受震動、高溫及各種電氣干擾。 ·集成化 建立了一個集中多種技術的平臺，包括順序控制、運動控制、傳動和過程應用控制。 ·結構緊湊 適用于控制高度分散而配電盤空間有限的應用場合。 2． 監控軟件 Rsview32 Rsview32是Rockwell Automation 公司開發的軟件，通過編程可實現監控系統需要的人機界面。PLC 采集的數據通過組態畫面以多種顯示形式形象地顯示出來（如圖 1），操作人員的可通過對畫面的操作傳送給 PLC。 ·界面制作功能、通訊功能等強大 ·操作簡單明了 ·報警方式靈活有效 ·具有安全穩定的運行性能 三． 系統工藝及配置 系統配置如圖：（見圖 1） 此系統是一個基于 ControlLogix 結構體系集成 EtherNet、DeviceNet 、Modbus 網絡的集中監視、分散控制的自動控制系統。系統最下層為設備控制層（DeviceNet 網絡和Modbus 網絡），主要完成生產設備的控制和數據采集；第二層為網絡集成層，完成整個泵站系統的網絡集成，負責接收下層輸送的數據及接收上層指令并將指令傳送到設備層，負責完成監控層與設備控制層之間的數據傳輸及交換；第三層為監控層，主要完成整個泵站自動化控制系統在線監視及控制，并傳輸給總公司的信息管理系統和接收信息。 1． 監控層（控制中心） 本系統監控層采用 Rsview32 軟件進行組態，它具有控制、數據管理、數據采集、數據 記錄、報警、趨勢、報表生成等功能。服務器上工程師可進行計算機管理、編程、日常維護；在操作站上，值班員工能進行操作控制和監視生產運行狀態。（如圖 2） 控制中心的主要功能： 控制操作：在控制中心能對系統上被控設備進行在線實時控制，如開關柜的分合閘、閥門的開關、機組的啟停、聯動與單動的切換及對 PLC 的復位。 顯示功能：用圖形形象、實時反映設備及 PLC 的運行狀態；動態地顯示工藝流程圖及顯示各種參數；動態顯示模擬量的數值、開關信號，通過顏色、文字顯示、百分比、填充等手段生動地表達出來。 數據管理：能建立生產數據庫、操作信息庫、故障信息庫 數據處理：利用實時數據和歷史數據，進行生產成本分析及尋求最佳運行方式以達到節能的目的 報警功能：當某一模擬量（如電流、流量、壓力、溫度等）的測量值超出設定的范圍或某一開關量（如繼電器觸點、接觸器觸點、閥位等）變化時，可據不同的需要設定進 行分級報警。如輸入到報警表、在屏幕報警欄顯示、聲光報警提示等。 報表功能：能生成即時報表、日報表、月報表、年報表。 安全功能：按不同操作級別分別加密。開 PC 機自動進入監控系統，一般操作人員只能在Runtime 畫面進行權限內的操作而且無法退出 Runtime 畫面。 打印功能：能進行報表、圖形打印及事件、報警實時打印。 2.網絡集成層 本系統網絡集成層集成 EtherNet、DeviceNet 、Modbus 網絡。 其硬件配置如下： ·1756-A4 機架 ·1756-PA72 電源模塊 ·1756-L1 Logix5550 控制器 ·1756-DNB DeviceNet 網絡通信卡 ·1756-ENET EtherNet 網絡通信卡 ·MVI56-MCM Modbus網絡通信卡 2．1 1756-L1 Logix5550 控制器 Logix5550 控制器是系統的核心，用軟件 RsLogix5000 進行編程。 2．2 1756-DNB DeviceNet 網絡通信卡 1756-DNB是 DeviceNet掃描器接口模塊，充當連接 DeviceNet與 ControlLogix 機架之間的接口。 1756-DNB與 DeviceNet網絡設備進行如下通訊： ·與設備進行讀/寫操作 ·下載組態數據到設備 ·監視設備的工作狀態 1756-DNB與 ControlLogix 機架內的Logix5550 控制器進行通訊，從而提供： ·設備的輸入/輸出（I/O）數據 ·設備的狀態信息 ·設備的組態數據讀/寫 2．3 1756-ENET EtherNet 網絡通信卡 TCP/IP 以太網是一個局域網，它允許大量的計算機、控制器及其它設備在以太網上進行遠距離的通信。1756-ENET以太網通信接口模塊用于橋接以太網與其他網絡，在本系統是橋接以太網與 DviceNet 網、Modbus 網。 2．4 MVI56-MCM Modbus網絡通信卡 MVI56-MCM 是作為 Modbus 網與ControlLogix 系統控制器背板之間的網關。它提供5000 個字存儲器用于 Modbus 網與控制器的數據交換。 2． 設備控制層 3．1 DviceNet網絡（如圖 3） DeviceNet 基于 CANbus技術，用于 PLC 與現場設備之間的通信網絡。它可連接開關、拖動裝置、電源監控器、固態過載保護裝置、條形碼閱讀器、I /O和人機界面等，傳輸速率為 125-500kbps，同軸電纜傳輸距 離為500m。DeviceNet 網絡是符合國際工業標準的開放網絡，將底層的設備直接和車間級控制器相連，而無需通過硬線將它們與 I/O模塊連接。世界范圍的 150多個銷售商積極支持開放式設備網銷售者協會（ODVA）基于 CAN技術的網絡。 這種 64 個節點、多支路的網絡，允許用一根電纜去連接 500m 以內的設備、并遠至用戶的可編程控制器，無需用導線把每一個設備和一個 I/O機架連接起來，總之所有這一切可以減少導線的費用并方便安裝。 3.1.1 4#站～8#站對應 1#～5#蝶閥控制站，9#、10＃、14＃、15＃站對應風機控制站，12＃、13＃對應高壓室備用站（各站配置相同） 蝶閥控制站控制蝶閥的開/關、冷卻水電磁閥的開/關；監測蝶閥的閥位、油路系統工況并進行冷卻水流量的脈沖計數。 配置如下： ·1761-NET-DNI ·Micrologix1000 3.1.2 1#～3#站對應三套變頻器控制站 變頻器控制站——控制變頻器的啟/停及運行頻率，監測變頻器運行狀態、頻率、溫度、電流、電壓。變頻器是 TOSHIBA產品，其配 DeviceNet接口卡。 3.1.3 11#站對應總管閥門控制站 總管閥門控制站——控制總管閥門的開/停/關，監測閥門的工況。 配置如下： ·1761-NET-DNI ·Micrologix1000 3.1.4 18#站對應模擬量采集站 模擬量采集站——監測流量、壓力、總管閥門的開度、電機水泵的溫度、電流。 配置如下： ·1746-A10 機架 ·1746-PA2 電源 ·1747-SDN 設備網掃描器 ·1746-SLC-5/04 處理器 ·1746-NIR4 模擬量模塊 ·1746-NI8 模擬量模塊 3．2 Modbus 網絡 Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構, 而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應 來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。 在一 Modbus 網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息 并用Modbus 協議發出。 標準的 Modbus 口是使用一 RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由 Modem組網。控制器通信使用主-從技術，即僅一設備（主設備）能初始化傳輸（查詢）。其它設備（從設備）根據主設備查詢提供的數作出相應反應。主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。Modbus 協議建立了主設備查詢的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發送的數據、錯誤檢測域。從設備回應消息也由 Modbus協議構成，包括確認要行動的域、任何要返回的數據、和錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發生錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建立錯誤消息并把它作為回應發送出去。在這個系統里是將 SIEMENS 公司的 7SJ62X系列綜合保護器通過 RS485 接口連接至 Modbus網絡通信卡——MVI56-MCM。通過 Modbus 網絡，實現對各個開關柜的分合閘控制及監測其狀態（分合閘狀態、電流值、電壓值、頻率等）。 四．結束語 此基于 ControlLogix 結構體系的系統自 2001 年 6 月投入運行，一直能穩定安全運行，獲得廣泛好評。本系統的成功對供水行業自動化也許有一定的借鑒作用。 參考文獻 【1】 Rsview32 用戶手冊 【2】 Getting Results with Rslogix5000TM 【3】孫志剛，朱德森。USS 協議和 MODBUS 協議的實現。機械與電子，2001（5） 作者簡介：劉國強，男，1970 年生，廣東平遠人，電氣自動化工程師。1993 年大學畢業，現就職于珠海市供水總公司 技術設備部 ，從事電氣自動化設計、開發、推廣工作。地址：廣東珠海市粵海中路 2083 號 供水總公司 郵編：519020 電話：0756－8132292