BCNet-PPI網(wǎng)關(guān)的紡織機(jī)械設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案

一．引言

當(dāng)前工廠制造設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，單機(jī)臺(tái)的自動(dòng)控制和方便的人機(jī)對話界面使得生產(chǎn)更加穩(wěn)定可靠，操作也變得簡單。但生產(chǎn)管理的日益復(fù)雜使得許多廠家迫切需要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的生產(chǎn)管理。

[某棉紡廠細(xì)紗車間現(xiàn)場]

二．系統(tǒng)要求

通過數(shù)據(jù)采集模塊，將各個(gè)紡機(jī)的運(yùn)行狀況，生產(chǎn)情況等現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送到中央監(jiān)控中心；中央監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對所有紡機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，對生產(chǎn)情況進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)一控制換班，統(tǒng)一管理生產(chǎn)工藝，自動(dòng)報(bào)表打印，并與上層管理網(wǎng)絡(luò)ERP的數(shù)據(jù)交換。以達(dá)到及時(shí)設(shè)備維護(hù)，合理利用資源，提高生產(chǎn)效率，把握生產(chǎn)進(jìn)度，降低生產(chǎn)成本等目標(biāo)。

三．方案介紹

現(xiàn)眾多紡機(jī)采用SIEMENS S7200控制系統(tǒng)，具備現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)的條件，以下就以SIEMENS S7200控制系統(tǒng)的紡機(jī)為例，介紹紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)方案。

系統(tǒng)主要，分為兩個(gè)部分：一是硬件部分，主要解決怎樣采集現(xiàn)場紡機(jī)數(shù)據(jù)，并送到中央監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)；二是軟件部分，主要解決怎樣將收到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，記錄，分析處理等。

         傳統(tǒng)解決方案：硬件部分，如采用Profibus網(wǎng)絡(luò)，則每臺(tái)S7200PLC需要增加一個(gè)EM277（PROFIBUS通訊模塊），監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)加裝CP5611（PROFIBUS通訊卡）組成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)；如采用以太網(wǎng)10M/100M網(wǎng)絡(luò)，則每臺(tái)S7200PLC需要增加一個(gè)CP243-1（以太網(wǎng)通訊模塊），監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)加裝普通網(wǎng)卡組成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。軟件部分，如果中央計(jì)算機(jī)僅需設(shè)備監(jiān)視，則需要安裝WINCC（西門子監(jiān)控軟件），STEP7（西門子PLC編程軟件），WINLC（西門子軟PLC）及SIMATICNET軟件。如需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，則需要專門的軟件開發(fā)平臺(tái)，如MS VisualStudio2008和SQLServer2008。

         新解決方案：硬件部分，每臺(tái)S7200PLC上增加一個(gè)BCNet-PPI（北辰以太網(wǎng)通訊模塊），計(jì)算機(jī)上需要普通網(wǎng)卡，組成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；軟件部分，計(jì)算機(jī)上安裝BCNet OPCServer（OPC服務(wù)器軟件）以及WINCC，組態(tài)王，MCGS等組態(tài)監(jiān)控軟件或紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)專用軟件。

         方案比較：

1、   網(wǎng)絡(luò)性能比較：以太網(wǎng)適合遠(yuǎn)距離通訊，可以直接利用企業(yè)局域網(wǎng)，布線難度低，綜合成本低，網(wǎng)絡(luò)故障容易定位，易于將來擴(kuò)展；Profibus網(wǎng)絡(luò)不適合遠(yuǎn)距離通訊，抗干擾弱，大量設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需要專用通訊電纜，布線難度大，不易擴(kuò)展，維護(hù)困難；

2、   成本比較：傳統(tǒng)方案需要增加更多的硬件和軟件，成本較高；

3、   軟件操作比較：

         傳統(tǒng)方案，增加PROFIBUS通訊模塊，需要斷電停下設(shè)備，需要在PLC中增加通訊程序；組PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，需要在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，并編寫相關(guān)通訊程序；如采用CP243以太網(wǎng)模塊，還需要SIMATICNET軟件，而且限制較多。

         新方案，即插即用，不影響生產(chǎn)，不需要修改PLC程序；通訊部分設(shè)置在BCNet OPC軟件里進(jìn)行設(shè)定，軟件系統(tǒng)無任何限制，完全免費(fèi)。

四．系統(tǒng)構(gòu)成

（一）硬件部分：

         每臺(tái)S7200 PLC上增加一個(gè)BCNet-PPI以太網(wǎng)通訊模塊，將各紡機(jī)和中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

           [BCNet-PPI在控制柜內(nèi)的安裝]

1、   BCNet-S7（PPI）介紹

         功能：BCNet-S7（PPI），為以太網(wǎng)通訊模塊，將西門子PPI協(xié)議轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)協(xié)議。此模塊可以通過BCNet OPCServer與上位機(jī)組態(tài)軟件通訊，也可以對S7200PLC進(jìn)行編程下載。

         端口：模塊的PPI端口（接口形式為D9M）連接到PLC的PPI通訊端口；模塊的以太網(wǎng)端口（接口形式為RJ45母）連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡或交換機(jī)；模塊通過24VDC供電。

         參數(shù)：根據(jù)現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備信息，設(shè)定模塊的相關(guān)參數(shù)（S7地址、波特率、IP地址等）。

 [BCNet-PPI參數(shù)設(shè)定]

2、   通訊網(wǎng)絡(luò)組成

         如下圖所示，每臺(tái)紡機(jī)控制器（S7200 PLC），配一個(gè)BCNet-PPI以太網(wǎng)通訊模塊；各通訊模塊配置唯一的IP地址，通過車間區(qū)域網(wǎng)和中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。BCNet-PPI以太網(wǎng)通訊模塊的連接數(shù)量沒有限制，應(yīng)用于大數(shù)量的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)；同時(shí)不會(huì)影響當(dāng)前設(shè)備的現(xiàn)場操作平臺(tái)（TD200，觸摸屏，計(jì)算機(jī)）。

 （二）軟件部分

           計(jì)算機(jī)上安裝BCNet OPCServer軟件，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到OPC服務(wù)器中，再與上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；上位機(jī)安裝紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)專用監(jiān)控軟件。

1、   BCNet OPCServer軟件介紹

BCNetS7OPC支持與無限制個(gè)BCNet-S7通訊，也就是說對于外部西門子S7系列PLC控制系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)量是沒有限制的，用戶只需要為每個(gè)S7系列PLC控制系統(tǒng)配置一個(gè)BCNet-S7即可。另外對于每一個(gè)控制系統(tǒng)其通訊變量數(shù)目也沒有任何限制，用戶可以自由定義任意數(shù)目的變量。

 BCNetS7OPC支持的功能如下：

1）支持與西門子S7系列 PLC的PPI/MPI通訊，讀寫的變量區(qū)域包括：M、I、Q、DB（V）塊，支持的數(shù)據(jù)類型包括：位、有（無）符號(hào)8位字節(jié)、有（無）符號(hào)16位整數(shù)、有（無）符號(hào)32位整數(shù)、32位浮點(diǎn)數(shù)（實(shí)數(shù)）；

2）可以通過Excel2000軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，方便用戶實(shí)現(xiàn)大量標(biāo)簽的快速定義；

3）提供一個(gè)BCNetS7Test工具，安裝后在開始菜單中選擇。BCNetS7Test可以同時(shí)測試與任意個(gè)BCNet-S7的數(shù)據(jù)通訊，用戶在進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)可以通過它來預(yù)先確定網(wǎng)絡(luò)通訊是否正常；

 2、   紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)軟件介紹

         紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)軟件，是針對紡機(jī)聯(lián)網(wǎng)需要開發(fā)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。主要包括，數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和界面。

本軟件在結(jié)構(gòu)上主要由以下部分組成：

1）監(jiān)控界面部分：現(xiàn)場所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的更新顯示

2）生產(chǎn)報(bào)表部分：顯示、統(tǒng)計(jì)和打印報(bào)表

3）數(shù)據(jù)分析部分：出示一些反映生產(chǎn)的綜合指標(biāo)的分析結(jié)果

4）人員信息部分：管理所有人員的信息

5）生產(chǎn)設(shè)定部分：負(fù)責(zé)對設(shè)備、人員、生產(chǎn)計(jì)劃的設(shè)定

6）工藝配方部分：執(zhí)行工藝參數(shù)的上載下載和工藝儲(chǔ)存

7）用戶查詢部分：實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)狀況的即時(shí)動(dòng)態(tài)查詢
8）工具箱部分：提供對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)修復(fù)、壓縮、和備份等功能

9）系統(tǒng)報(bào)警部分：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警

10）系統(tǒng)提示部分：根據(jù)用戶的操作發(fā)出提示信息

[74臺(tái)細(xì)紗機(jī)監(jiān)控演示]

五．結(jié)束語

         此解決方案也在多處實(shí)際應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行良好、穩(wěn)定，達(dá)到用戶預(yù)期的要求，用戶可以更清楚的了解紡機(jī)的運(yùn)行狀況，更準(zhǔn)確的把握生產(chǎn)進(jìn)度，更合理的安排生產(chǎn)班次，更高效的利用資源。

         方案實(shí)施簡單易操作，實(shí)施時(shí)間少，能快速的投入生產(chǎn)應(yīng)用。BCNet以太網(wǎng)通訊模塊使用方便，即插即用，不影響正常生產(chǎn)；BCNet OPCServer軟件操作簡單，運(yùn)行可靠。

         系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單清晰，操作簡單，維護(hù)方便，擴(kuò)展升級靈活。此系統(tǒng)將會(huì)在紡機(jī)、包裝等單機(jī)設(shè)備集中的工廠，得到廣泛的應(yīng)用。

六．聯(lián)系方式

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