基于EtherNet/IP網絡的PLC硬件再分配與CPU通信

黃立華 陳國強 張佳福

(1.中國石油克拉瑪依石化公司，新疆 克拉瑪依 834003；2.新疆同益投資有限公司，新疆 克拉瑪依 834003)

中國石油克拉瑪依石化公司原有一套煉化裝置生產回水處理裝置A，后需新增一套除油裝置B，兩套水處理系統均以Rockwell PLC為控制核心，并通過1756-ENBT模塊連接到同網段的以太網。在B裝置建設中發現其部分現場設備距離A裝置控制柜很近，而距離B控制柜較遠，從B控制柜到新建設備的橋架敷設難度較大。經相關技術人員分析后，決定通過硬件組態將安裝在A裝置機架上的模塊組態到B裝置，將該模塊的控制權歸屬于B，從而避免昂貴的硬件接線費用。由于兩套裝置的部分數據需要共享，因此采用RSLogix 5000的Produced/Consumed標簽功能加以實現。

1 控制系統網絡結構①

改造后，整個水處理裝置的控制系統為開放性網絡，系統分為設備層、控制層和信息層，如圖1所示。A裝置控制網通過本地節點的CNB模塊與遠程節點連接，傳輸介質為同軸電纜。利用ControlNet網絡實現遠程I/O控制與管理。A裝置含兩類遠程節點，其中FLEX I/O系統通過ControlNet適配器連接到ControlNet網絡，FLEX I/O模塊不具備直接通信功能，無法利用EtherNet/IP網絡組態到B裝置。本地節點和另一遠程節點上的每一個模塊都具備單獨的通信功能，可以通過硬件組態將A裝置的對應模塊組態到B裝置。信息層主要通過ENBT模塊連接到交換機，實現處理器和本地節點模塊與同網段中其他節點的通信，其他節點包括上位機、同網段處理器、本地節點模塊和其他智能設備。兩套裝置通過上層交換機組網。

圖1 水處理裝置控制系統的網絡結構示意圖

2 PLC硬件重分配

硬件重新分配要求兩套PLC控制器必須在同一網段，利用RSLinx軟件通過新建一個EtherNet/IP驅動，可以自動獲取這兩套控制器的硬件分布、IP及硬件版本等信息，如圖2所示。若不在同一網段將無法在同一驅動連接下獲取該信息[1，2]。

圖2 A、B控制器的實際硬件信息

RSLinx掃描到的硬件信息與RSLogix 5000的硬件組態無關，僅與網絡中實際模塊的位置和模塊自身的信息有關。改造中將A裝置2#槽DO輸出模塊OB16D組態到B裝置，OB16D模塊安裝在A裝置機架上。但由于B裝置擁有實際控制權，A不具有控制權，因此在A組態中2#槽不組態。

如圖3所示，B裝置中在5#槽添加其自身以太網模塊B_ENBT，同時添加與之通信的A裝置的以太網通信模塊A_ENBT，要將OB16D模塊添加到B的硬件中需采用RSNetWorx for EtherNet-IP工具對B的硬件組態進行結構優化，然后在B的A_ENBT下添加OB16D。添加方法與本地模塊相同，槽號為2，模塊版本信息參考RSLinx，如圖4所示。此時在B工程的Controller Tags中會自動生成OB16D對應的標簽信息，如輸出標簽名為B_ENB:2:O，在B的邏輯組態中可直接引用。由于B的硬件組態中需添加A的模塊，因此B的RSLogix軟件版本不能低于A的版本，否則無法完成對應模塊的添加。

圖3 A裝置硬件組態

圖4 B裝置硬件組態

3 數據共享

B為新增裝置，其生成運行需獲取A裝置的部分數據，筆者采用Rockwell的Produce/Consumed標簽實現數據共享。在A的Controller Tags中新建全局變量標簽，數據類型選擇為Produced，并設置Connection的鏈接個數，本例中設置為3，需要注意的是：該數值不得少于接收者個數。A控制器以廣播形式發送對應的Produced型標簽數據。作為接收方，B必須建立與之對應的標簽，用于接收A發送的數據，如圖5所示，B新建標簽選擇數據類型為Consumed，Connection中設置數據源提供者和對應的變量名。

圖5 接收方數據設置

A以廣播方式發送數據，而B接收數據需建立相應的鏈路。數據的發送與接收是基于以太網的，因此在B的ENB模塊首先需添加A的ENB模塊，建立以太網通信；其次接收數據由硬件A_CPU提供，鏈路需指定到對應的硬件設備。其中，B通信數據的硬件組態如圖6所示。設置完成后指定數據標簽將按照設定的RPI時間進行刷新。

圖6 A、B數據共享硬件組態

4 結束語

此次技術改造中，硬件重新分配與數據共享都建立在以太網的基礎之上，借助ENBT模塊以及交換機構建局域網。通過硬件組態合理地對兩套裝置的硬件進行再分配，避免了昂貴和繁瑣的硬件接線。通過數據共享使得裝置之間的聯系更緊密，更好地滿足了工藝需求。

[1] 周顯兵，北慧山，王士新.淺析工業過程控制系統網絡安全解決方案[J].石油化工自動化，2014，50(1)：10～13.

[2] 黃立華，許海梅，張明星.基于RSView32的PLC網絡的設計與實現[J].石油化工自動化，2014，50(2)：74～75.