Control Net技术及其在冷站控制系统中的应用

ControlNet 现场总线技术佟为明,林景波,李凤阁(哈尔滨工业大学罗克韦尔自动化实验室,黑龙江150001) 摘　要:ControlNet 是由罗克韦尔自动化公司推出的一种开放的国际标准现场总线,是面向控制层的高速实时控制和I/O 网络,对于离散和连续过程控制应用场合,均具有确定性和可重复性。

本文在给出ControlNet 的特点、优点与应用领域的基础上,介绍了其体系结构与协议分层、应用隐性令牌传递技术的媒体访问控制机制、用于建立连接并对其进行维护的网络与传输层、用于描述产品通信功能的对象模型与设备描述。

关键词:ControlNet ;确定性和可重复性;隐性令牌;对象模型中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1002-2279(2005)02-0059-03ControlNet Fieldbus TechnologyTON G Wei -ming ,L IN Jing -bo ,L I Feng -ge(Harbin Institute of Technology -Rockwell A utom ation L ab ,Heilongjian 150001,China ) Abstract :ControlNet is an open ISO Fieldbus that developmented by Rockwell Automation.It is a high speed real -time control and I/O network ,widely used in the digital and continual process con 2trol fields ,it provides full determinism and repeatability.On introduced the characters ,advantages and the application fields ,detailed the Integrated Architecture ,the protocol lays ,the media access mechanism that adopts implicit token passing technology ,the Network and Transport lays that provide connection buildings and maintains ,the Object Model used to describe the communication functions of products and the device profiles.K ey w ords :ControlNet ;Determinism and Repeatability ;Implicit Token Ring ;Object Model1　引　言ControlNet 是一种高速的工业控制网络,是开放、实时、具有确定性和可重复性(Determinism &Repeatability )的现场总线,是由美国罗克韦尔自动化公司于1997年推出的。

controlnet 应用案例
ControlNet是一种用于工业自动化的网络通信协议，它通常用于连接控制系统、传感器和执行器，以实现实时数据交换和控制。

以下是一些ControlNet的应用案例：
1. 工业自动化控制系统，ControlNet常用于工厂自动化控制系统中，用于连接PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、执行器和其他设备。

通过ControlNet，这些设备可以实现高速、可靠的数据交换，从而实现对生产过程的精确控制。

2. 过程控制和监控，ControlNet可用于监控和控制各种工业过程，例如化工厂的生产过程、电力厂的设备监控等。

通过ControlNet，工程师和操作人员可以实时获取各种参数数据，并对设备进行远程控制，从而提高生产效率和安全性。

3. 机器人控制，在自动化生产线上，ControlNet可以用于连接各种工业机器人和其控制系统。

这样一来，机器人可以实现与其他设备的实时协调和协作，从而提高生产线的灵活性和效率。

4. 物流和仓储控制，在物流和仓储领域，ControlNet可以用
于连接自动化输送设备、仓储设备和分拣系统，实现对物流过程的
实时监控和控制，提高物流效率和准确性。

5. 汽车制造，在汽车制造工业中，ControlNet可以用于连接
各种生产设备，如焊接机器人、装配线设备等，实现对汽车生产过
程的精确控制和监控，提高生产线的自动化水平和生产效率。

总的来说，ControlNet在工业自动化领域有着广泛的应用，它
可以实现设备之间的高速数据交换和精确控制，从而提高生产效率、降低成本，并提升生产过程的灵活性和安全性。

本科毕业论文（设计）题目控制网络系统中ControlNet的应用学院计算机与信息科学学院专业自动化年级2002级学号200220682043姓名杨浩指导教师赵亦欣成绩2006年4 月24 日方坯连铸机二冷段自动配水控制系统——控制网络系统中ControlNet的应用杨浩西南大学计算机与信息科学学院，重庆400715摘要：随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次。

论文主要是利用ControlNet网络与ControlLogix可编程控制器以及远程输入/输出模块之间的通信实现对二冷段配水的自动控制，提高生产的自动化水平。

论文通过对ControlNet现场总线的介质访问方式、信息连接、通用数据帧等技术的分析，成功的组建了监控网络，实现了ControlNet网络与远程输入/输出模块之间的通信，从而达到对整个二冷段配水进行远程控制的目的。

因此本论文将现场总线技术应用于该自动控制系统中，实现了以PLC为核心的实时监控。

同时，在管理计算机上用组态软件RSView32控制界面，对整个系统状态进行监控，初步构建一个网络控制系统，实现信息的集成。

关键词：现场总线；ControlNet；ControlLogixAutomatic Distributing water Control on Secondary Cooling Water forContinuous Billet-Bloom Casting——In control network system ControlNet applicationYANG HaoFaculty of Computer and Information Science Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract:With the development of techniques such as control technique, computing technique, communication technology, network technique and so on, the field of information exchanging- communicating is covering rapidly from the locate equipment in the factory to each part of controlling and managing. In this thesis, we mainly make use of the communications between ControlNet network, ControlLogix programmable controller and long-distance I/O module to realize the auto control of Secondary Cooling Water, as a result, the procreative automation level is improved. In detail, on the base of the careful analyze for the techniques such as control’s medium accessing fashion, information connecting and currency data frames and so on, we build the supervisory control network successfully, then realize the communications between ControlNet and long-distance I/O module, therefore, we achieve the purpose that the long-distance supervisory control system of the whole Secondary Cooling Water can run normally. In a word, in the thesis we put ControlNet technique into auto control system, and realize the real-time supervisory control which is based on the PLC technique. Besides, utilizing the configuration software RSView32 in the host computer, we can control the interface, supervise and control the whole system state, and then we build a network control system and realize information integration.Key word: ControlNet；ControlLogix；Fieldbus；1 前言信息网络技术的迅猛发展正深刻地改变着人们的工作方式和生活方式，特别是对企业的信息化和自动化发展也产生着巨大的影响。

基于ControlNet现场总线技术的冷站CIMS系统设计与集成引言cims 系统是一个以企业网络为基础把企业经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息统一进行优化处理的系统。

文章以某卷烟厂动力车间冷站cims 系统改造设计为例，就该冷站cims 系统实现的相关技术作了比较深入的讨论。

2 cims 系统集成的实现技术在构建cims 系统时，控制与信息网络互联具有重要意义，在该冷站cims 系统设计中以支持OPC 技术的组态软件为纽带，实现控制与信息网的集成。

2.1 opc 技术opc 是实现控制系统现场设备级与过程监控级间信息互联的关键技术。

它以微软的（分布式）组件对象模型为基础，采用客户/服务器模式，按照面向对象的原则，将一个应用程序（opc 服务器）作为一个对象封装起来，只将接口方法暴露在外面，客户以统一的方式去调用，使用户从低层的开发中脱离出来。

opc 可实现远程调用，使应用程序的分布与系统硬件的分布无关，便于系统硬件配置，从而使系统的应用范围更广。

实际上，opc 是提供了一种机制，使系统能够以标准的方式从数据源获取数据并将其传递给任何客户程序。

opc 服务器是数据的供应方，负责为opc 客户端提供所需的数据;opc 客户端是数据的使用方，opc 服务器作为现场总线体系结构的中间层，将现场信号按照统一的标准与scada、hmi 等软件无缝连接起来，把硬件和应用软件有效地分开. opc 服务器对下层设备提供接口，使现场的各种过程信息能够进入opc 服务器，从而实现向下互联;opc 服务器还对上层设备提供标准的接口，使上层信息网络（intranet）设备能够取得opc 服务器中的数据，从而实现向上互联，这两种互联都是双向的。

通过opc 接口就能访问所有提供了opc 服务器的现场设。

ControlNet网络在自动监控系统中的原理应用近年来，世界对于能源的需求不断扩大，能源作为一个国家发展的基础越来越受到各国的重视，由于能源特别是石油而引起的冲突不断。

为保证能源的供应，我国除积极寻找国内油田外，还积极寻找国外的供应，因此目前我国的石油供应趋于多样化。

而石油的运输主要通过输油管道进行，同时输油本身就是一项能耗巨大的工业过程。

如何在油品多样化的现状下寻找出不同油品运输的最低成本方案成为一项重要的课题。

建设大口径、多功能、自动化水平近年来，世界对于能源的需求不断扩大，能源作为一个国家发展的基础越来越受到各国的重视，由于能源特别是石油而引起的冲突不断。

为保证能源的供应，我国除积极寻找国内油田外，还积极寻找国外的供应，因此目前我国的石油供应趋于多样化。

而石油的运输主要通过输油管道进行，同时输油本身就是一项能耗巨大的工业过程。

如何在油品多样化的现状下寻找出不同油品运输的最低成本方案成为一项重要的课题。

建设大口径、多功能、自动化水平高的石油试验环道，可以得到不同环境下石油储运的各种数据，为各储运站提供可靠、准确的试验数据，使石油储运最大化、科学化，减少储运过程中的维护工作。

为此中国石油管道公司在我国北方建立一个大型的、国际一流的输油管道试验基地。

为更好的满足试验需求，要求工艺流程能够实现停输再启动试验，在变性研究和结蜡试验的基础上，尽可能增加流程切换的灵活性，可在多种工况下进行各项试验。

通过对工艺流程的优化设计，增加试验管段长度，提高试验精度。

试验环道的数据全部实现自动化采集，检测设备采用高精度仪表。

为适应环道将来进行其他油品测试的需要，预留原油卸车接口。

为此，采用以操作员工作站为上位机，可编程控制器（PLC）为下位机的控制模式组成自动监控系统的方案。

PLC采用美国ROCKWELL公司的先进的ControlLogix系列产品，应用Logix5000编程，实现了远程数据采集、控制执行机构运转、执行机构的故障检测等功能;同时采用了双PLC（CPU）运行模式，实现了控制系统的热备功能;上位机工作于Windows环境下，使用工程上广泛应用的澳大利亚Ci Technologic公司的Citect工业控制组态软件开发监控软件，采用双人机界面，实现了环道工艺流程的实时动态显示，数据的自动采集处理，故障报警，实时、历史报表的打印等功能;利用ControlNet网络进行数据交换，对系统各设备参数值进行在线监控显示，充分保证信息传递的快速性。