BCNet-S7PPI網關的紡織機械設備聯網應用方案

一．引言

當前工廠制造設備的自動化程度不斷提高，單機臺的自動控制和方便的人機對話界面使得生產更加穩定可靠，操作也變得簡單。但生產管理的日益復雜使得許多廠家迫切需要實現全自動化的生產管理。

[某棉紡廠細紗車間現場]

二．系統要求

通過數據采集模塊，將各個紡機的運行狀況，生產情況等現場數據傳送到中央監控中心；中央監控中心的計算機實現對所有紡機設備運行狀況的實時監視，對生產情況進行記錄、統計，統一控制換班，統一管理生產工藝，自動報表打印，并與上層管理網絡ERP的數據交換。以達到及時設備維護，合理利用資源，提高生產效率，把握生產進度，降低生產成本等目標。

三．方案介紹

現眾多紡機采用SIEMENS S7200控制系統，具備現場總線聯網的條件，以下就以SIEMENS S7200控制系統的紡機為例，介紹紡機聯網方案。

系統主要，分為兩個部分：一是硬件部分，主要解決怎樣采集現場紡機數據，并送到中央監控中心的計算機；二是軟件部分，主要解決怎樣將收到的現場數據進行顯示，記錄，分析處理等。

         傳統解決方案：硬件部分，如采用Profibus網絡，則每臺S7200PLC需要增加一個EM277（PROFIBUS通訊模塊），監控中心計算機加裝CP5611（PROFIBUS通訊卡）組成PROFIBUS網絡；如采用以太網10M/100M網絡，則每臺S7200PLC需要增加一個CP243-1（以太網通訊模塊），監控中心計算機加裝普通網卡組成以太網網絡。軟件部分，如果中央計算機僅需設備監視，則需要安裝WINCC（西門子監控軟件），STEP7（西門子PLC編程軟件），WINLC（西門子軟PLC）及SIMATICNET軟件。如需要實現生產管理系統，則需要專門的軟件開發平臺，如MS VisualStudio2008和SQLServer2008。

         新解決方案：硬件部分，每臺S7200PLC上增加一個BCNet-PPI（北辰以太網通訊模塊），計算機上需要普通網卡，組成以太網網絡；軟件部分，計算機上安裝BCNet OPCServer（OPC服務器軟件）以及WINCC，組態王，MCGS等組態監控軟件或紡機聯網專用軟件。

         方案比較：

1、   網絡性能比較：以太網適合遠距離通訊，可以直接利用企業局域網，布線難度低，綜合成本低，網絡故障容易定位，易于將來擴展；Profibus網絡不適合遠距離通訊，抗干擾弱，大量設備的聯網需要專用通訊電纜，布線難度大，不易擴展，維護困難；

2、   成本比較：傳統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：

         傳統方案，增加PROFIBUS通訊模塊，需要斷電停下設備，需要在PLC中增加通訊程序；組PROFIBUS網絡，需要在計算機上進行網絡組態，并編寫相關通訊程序；如采用CP243以太網模塊，還需要SIMATICNET軟件，而且限制較多。

         新方案，即插即用，不影響生產，不需要修改PLC程序；通訊部分設置在BCNet OPC軟件里進行設定，軟件系統無任何限制，完全免費。

四．系統構成

（一）硬件部分：

         每臺S7200 PLC上增加一個BCNet-PPI以太網通訊模塊，將各紡機和中央監控計算機聯成以太網網絡。

           [BCNet-PPI在控制柜內的安裝]

1、   BCNet-S7（PPI）介紹

         功能：BCNet-S7（PPI），為以太網通訊模塊，將西門子PPI協議轉成以太網協議。此模塊可以通過BCNet OPCServer與上位機組態軟件通訊，也可以對S7200PLC進行編程下載。

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

         參數：根據現場相關設備信息，設定模塊的相關參數（S7地址、波特率、IP地址等）。

[BCNet-PPI參數設定]

2、   通訊網絡組成

         如下圖所示，每臺紡機控制器（S7200 PLC），配一個BCNet-PPI以太網通訊模塊；各通訊模塊配置唯一的IP地址，通過車間區域網和中央監控計算機組成以太網網絡。BCNet-PPI以太網通訊模塊的連接數量沒有限制，應用于大數量的設備聯網；同時不會影響當前設備的現場操作平臺（TD200，觸摸屏，計算機）。

（二）軟件部分

           計算機上安裝BCNet OPCServer軟件，將現場數據采集到OPC服務器中，再與上位機軟件進行數據交換；上位機安裝紡機聯網專用監控軟件。

1、   BCNet OPCServer軟件介紹

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

BCNetS7OPC支持的功能如下：

1）支持與西門子S7系列 PLC的PPI/MPI通訊，讀寫的變量區域包括：M、I、Q、DB（V）塊，支持的數據類型包括：位、有（無）符號8位字節、有（無）符號16位整數、有（無）符號32位整數、32位浮點數（實數）；

2）可以通過Excel2000軟件實現組態數據的導入導出功能，方便用戶實現大量標簽的快速定義；

3）提供一個BCNetS7Test工具，安裝后在開始菜單中選擇。BCNetS7Test可以同時測試與任意個BCNet-S7的數據通訊，用戶在進行聯網時可以通過它來預先確定網絡通訊是否正常；

2、   紡機聯網軟件介紹

         紡機聯網軟件，是針對紡機聯網需要開發的監控和數據統計分析系統。主要包括，數據庫和運行監控軟件的結構和界面。

本軟件在結構上主要由以下部分組成：

1）監控界面部分：現場所有設備的運行狀態的更新顯示

2）生產報表部分：顯示、統計和打印報表

3）數據分析部分：出示一些反映生產的綜合指標的分析結果

4）人員信息部分：管理所有人員的信息

5）生產設定部分：負責對設備、人員、生產計劃的設定

6）工藝配方部分：執行工藝參數的上載下載和工藝儲存

7）用戶查詢部分：實現對生產狀況的即時動態查詢
8）工具箱部分：提供對數據庫的數據修復、壓縮、和備份等功能

9）系統報警部分：根據設備狀態數據發出報警

10）系統提示部分：根據用戶的操作發出提示信息

[74臺細紗機監控演示]

五．結束語

         此解決方案也在多處實際應用，系統運行良好、穩定，達到用戶預期的要求，用戶可以更清楚的了解紡機的運行狀況，更準確的把握生產進度，更合理的安排生產班次，更高效的利用資源。

         方案實施簡單易操作，實施時間少，能快速的投入生產應用。BCNet以太網通訊模塊使用方便，即插即用，不影響正常生產；BCNet OPCServer軟件操作簡單，運行可靠。

         系統結構簡單清晰，操作簡單，維護方便，擴展升級靈活。此系統將會在紡機、包裝等單機設備集中的工廠，得到廣泛的應用。

六．聯系方式

無錫市北辰自動化技術有限公司

江蘇省無錫市滴翠路100號創意園A幢903

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