王劍波、王明哲
摘要： 網絡技術推動了傳統工業控製係統結構的變革。這篇文章分析了NetLinx的體係結構，對其典型網絡（以太網、控製網和設備網）的特性進行了介紹，詳細論述了基於NetLinx的工業控製網絡與ERP(企業資源計劃)係統的集成應用。
關鍵詞： 工業控製網絡; 網絡架構; 現場總線網絡
一、引言
隨著計算機技術、通信技術、控製技術的發展，信息交換的領域正迅速覆蓋工廠的現場設備、控製、管理的各個層次，覆蓋從工段、車間、工廠、企業到整個世界的市場，從而逐步形成了以網絡集成自動化係統為基礎的企業信息係統。而現在多數工廠裏不同廠家的產品、數種網絡並存，難以將這麼多的設備、網絡、協(xie)議(yi)整(zheng)合(he)運(yun)行(xing)，這(zhe)就(jiu)嚴(yan)重(zhong)地(di)降(jiang)低(di)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)，降(jiang)低(di)了(le)企(qi)業(ye)的(de)快(kuai)速(su)反(fan)應(ying)能(neng)力(li)。麵(mian)對(dui)企(qi)業(ye)從(cong)底(di)層(ceng)到(dao)頂(ding)層(ceng)全(quan)方(fang)位(wei)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)，在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)的(de)羅(luo)克(ke)韋(wei)爾(er)自(zi)動(dong)化(hua)推(tui)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)無(wu)縫(feng)集(ji)成(cheng)的(de)開(kai)放(fang)式(shi)結(jie)構(gou)——NetLinx作為解決方案。
目mu前qian在zai世shi界jie範fan圍wei內nei，工gong業ye特te別bie是shi汽qi車che製zhi造zao業ye正zheng麵mian臨lin著zhe嚴yan峻jun的de挑tiao戰zhan。充chong分fen利li用yong先xian進jin的de自zi動dong化hua技ji術shu和he管guan理li方fang式shi，可ke以yi增zeng強qiang生sheng產chan運yun行xing的de高gao效xiao性xing，滿man足zu市shi場chang需xu求qiu，保bao持chi競jing爭zheng的de領ling先xian地di位wei，並bing獲huo得de最zui大da利li潤run。湖hu南nan長chang豐feng汽qi車che製zhi造zao股gu份fen有you限xian公gong司si（以下簡稱長豐）是全國最大的輕型越野汽車生產廠家，生產的獵豹汽車占據當前全國越野車43%yishangdeshichangfene。dansuizheshengchanguimodebuduankuoda，zaishengchanhewuliuguanlifangmiancunzaidewentiriyituchu，yijingchengweizuaigongsifazhandepingjing。womencaiyongchengshudeNetLinx開放式現場總線網絡在工業設備和高層設備之間提供連接，將底層的現場設備的控製和信息采集、中間層的協調控製和數據交換、數據的處理與通信以及上層監控與管理整個結合起來，並且作為子網接入其它類型的係統中。實現生產一線的控製係統與ERP係統中管理者決策信息交互，這將大大提高企業係統化管理水平，增強企業市場競爭力。
二、NetLinx的體係結構
NetLinxshiluokeweierzidonghualiyongkaifangshiwangluojishuzhidingdecongdingcengdaochejiancengdewufengjichengcelve，qizhuyaosixiangshijiangwangluoxitongyushebeiyoujidijiehezaiyiqi，yongyijiankongshengchan，jiangxinxiliukuozhanzhizhenggeshengchanguocheng，yijiliyongqiyedeqitaxinxi，jianggongchanggegechejianlianjiechengwangluo，shixianguochengkongzhishujuyuxinxifangbiankekaodizaiPLC(可編程控製器)、HMI（人機界麵）、變頻器、FCS（現場總線控製係統）、DCS（分布式控製係統）之間進行交換傳遞，從而建成一個透明的、開放式結構體係的自動化係統。
NetLinx基於三級網絡層：信息層、控製層以及設備層。其係統結構如圖1所示，各層網絡的功能非常明晰。
(1) 信息層。這一層采用符合標準TCP/IP協議的以太網結構，它提供上層計算機係統通過以太網訪問車間級的數據，主要為全廠範圍控製係統的數據采集、監控、計算管理、統計、設備維護管理、生產流程以及物流跟蹤服務，同時可以使計算機訪問使用結構化查詢語言（SQL）的de開kai放fang性xing數shu據ju庫ku。係xi統tong管guan理li員yuan可ke在zai這zhe層ceng網wang絡luo上shang對dui係xi統tong進jin行xing監jian控kong，對dui控kong製zhi器qi中zhong的de程cheng序xu進jin行xing修xiu改gai，使shi計ji算suan機ji係xi統tong存cun取qu生sheng產chan現xian場chang的de數shu據ju達da到dao實shi時shi監jian控kong的de目mu標biao，並bing對duiPLC提供支持。由於采用了TCP/IP協議，可以方便地將工業控製網絡接入企業局域網（Intranet），實現控製係統和ERP係統的集成。
(2) 控製層。它在各個PLC之間及其與各種智能化控製設備之間進行控製數據的交換、控製的協調、網上編程和程序維護、遠程設備的組態，編程和故障處理，也可以連接各種人機界麵產品進行監控。這一層上的網絡稱作控製網，采用CIP(Control and Information Protocol)協議和生產者/客戶（Producer/Consumer）模mo式shi，這zhe種zhong模mo式shi允yun許xu網wang絡luo上shang的de所suo有you節jie點dian同tong時shi從cong單dan個ge的de數shu據ju源yuan存cun取qu相xiang同tong的de數shu據ju，並bing共gong享xiang數shu據ju和he信xin息xi。控kong製zhi網wang主zhu要yao完wan成cheng智zhi能neng化hua的de高gao速su實shi時shi控kong製zhi和heI/O數據網絡以及準確的數據傳輸功能,它滿足連接PLC處理器、HMI以及其它智能化設備所需的實時、高信息吞吐量應用的要求。
(3) 設備層。在設備層上采用的設備網，主要把底層的工業設備直接連接到車間控製器上，並對其進行配置和監視。這種連接無需通過I/O模塊，即可用方便而快速的實現與工業現場的大量設備的高速數據的采集，極大地減少了接線。設備網是一種柔性地、開放性的網絡，可與世界上150家以上的廠商提供的產品兼容。
NetLinx與其它工業控製網絡相比，具有突出的優點。它采用由Net (網絡)和Linx (開放式接口)組成的結構，能更有效地實現係統組態、數據采集和控製。其中Net是基於生產者/消費者的通信模型，定義了一係列超級服務協議；它支持多播式、事件觸發、周期性觸發等發送機製；它完全獨立於網絡介質，可在不同網絡介質中組態。控製層/設she備bei層ceng利li用yong現xian場chang總zong線xian技ji術shu把ba現xian場chang設she備bei的de信xin息xi作zuo為wei整zheng個ge企qi業ye信xin息xi網wang的de基ji礎chu，提ti高gao了le控kong製zhi係xi統tong的de信xin息xi處chu理li能neng力li和he運yun行xing可ke靠kao性xing，方fang便bian了le用yong戶hu對dui係xi統tong的de組zu態tai、guanliheweihu。zhezhongkaifangdexianchangzongxianwangluo，jichengleduozhongwangluofuwu，caiyongtongyongdewangluoxieyihekaifangderuanjianjiekou，baozhenglewufengdexinxihekongzhishujuliuchuanshu。
圖 1 NetLinx的體係結構
可以方便地與Intranet、Internet連接起來，使得其本來就很強大的網絡功能更加強大。
三、長豐的物流係統
長(chang)豐(feng)在(zai)過(guo)去(qu)的(de)生(sheng)產(chan)活(huo)動(dong)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)最(zui)大(da)問(wen)題(ti)是(shi)生(sheng)產(chan)信(xin)息(xi)的(de)不(bu)透(tou)明(ming)，管(guan)理(li)者(zhe)難(nan)以(yi)獲(huo)知(zhi)每(mei)個(ge)車(che)間(jian)的(de)生(sheng)產(chan)情(qing)況(kuang)，一(yi)旦(dan)某(mou)個(ge)生(sheng)產(chan)環(huan)節(jie)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)，需(xu)要(yao)依(yi)靠(kao)各(ge)級(ji)管(guan)理(li)者(zhe)層(ceng)層(ceng)上(shang)報(bao)，經(jing)過(guo)很(hen)長(chang)時(shi)間(jian)後(hou)才(cai)能(neng)夠(gou)得(de)到(dao)處(chu)理(li)，造(zao)成(cheng)生(sheng)產(chan)流(liu)水(shui)線(xian)上(shang)積(ji)壓(ya)或(huo)停(ting)工(gong)待(dai)料(liao)後(hou)果(guo)，整(zheng)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)生(sheng)產(chan)節(jie)奏(zou)就(jiu)被(bei)打(da)亂(luan)，給(gei)企(qi)業(ye)帶(dai)來(lai)了(le)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)損(sun)失(shi)。因(yin)此(ci)現(xian)在(zai)我(wo)們(men)嚐(chang)試(shi)把(ba)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)與(yu)長(chang)豐(feng)的(de) ERP係統（CF_C2I2）集(ji)成(cheng)，把(ba)生(sheng)產(chan)信(xin)息(xi)收(shou)集(ji)到(dao)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)中(zhong)，使(shi)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)者(zhe)能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)地(di)獲(huo)取(qu)每(mei)個(ge)生(sheng)產(chan)階(jie)段(duan)的(de)在(zai)製(zhi)品(pin)的(de)準(zhun)確(que)數(shu)量(liang)和(he)詳(xiang)細(xi)的(de)產(chan)品(pin)信(xin)息(xi)，一(yi)旦(dan)生(sheng)產(chan)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)，可(ke)以(yi)及(ji)時(shi)處(chu)理(li)。在(zai)整(zheng)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)實(shi)施(shi)電(dian)子(zi)看(kan)板(ban)管(guan)理(li)，可(ke)以(yi)指(zhi)導(dao)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)的(de)裝(zhuang)配(pei)工(gong)作(zuo)；並且通過Internet把供貨需求信息傳遞給供貨廠商。
看板管理是實施拉動式JIT(Just in Time，準時化生產)的一種非常有效的手段，它是把看板作為生產指令、取貨指令、運輸指令，用以控製生產和微調作業計劃，達到生產組織上高效率、高效能、高效益的科學管理方法。它是以需求作為整個企業生產的初始拉動點，按照需求的品種、數量、時shi間jian和he地di點dian來lai準zhun時shi地di組zu織zhi各ge環huan節jie生sheng產chan，前qian工gong序xu僅jin生sheng產chan後hou工gong序xu所suo取qu走zou的de品pin種zhong和he數shu量liang，不bu進jin行xing多duo餘yu的de生sheng產chan，不bu設she置zhi多duo餘yu的de庫ku存cun，使shi企qi業ye形xing成cheng一yi個ge逆ni向xiang的de、環huan環huan相xiang扣kou的de供gong應ying鏈lian。電dian子zi看kan板ban是shi看kan板ban管guan理li和he網wang絡luo技ji術shu相xiang結jie合he的de一yi種zhong信xin息xi載zai體ti，它ta將jiang車che間jian生sheng產chan線xian的de工gong藝yi流liu程cheng直zhi觀guan地di反fan映ying在zai監jian視shi屏ping幕mu上shang，管guan理li人ren員yuan可ke以yi通tong過guo與yu屏ping幕mu上shang工gong藝yi流liu程cheng中zhong各ge對dui象xiang的de交jiao互hu，動dong態tai獲huo取qu所suo需xu的de在zai製zhi品pin實shi時shi信xin息xi，對dui生sheng產chan現xian場chang進jin行xing監jian控kong。
長豐的生產過程分為衝壓、焊裝、塗裝、總裝、檢驗等環節，我們以長豐的總裝為拉動起點，各生產環節都以取貨看板為指令，按照後工序的需要組織生產和配送；必要的信息通過網絡一直向上遊延伸至原材料、外協件的供應商處，供應商按照用戶生產線需要的時間、shulianghepinzhongshishishengchanyuyunshu，suogongyingdewaixiejianbujinruyonghucangkucunchu，zhisongyonghushengchanxianxiaohaodian，congerjiangdigehuanjiedekucunchengben。tongshitongguofahuikanbandexianchangzidongweitiaogongneng，pingshunpaichanhewuliuzuoye，jianditiaoduxietiaonanduhegongzuoliang，tigaoxitonghuaguanlishuiping。kaifangdeNetLinx網絡集成為實現JIT生產提供了最合適、最可靠的平台。
四、管理與控製的係統整合
我們將連接長豐全廠的關鍵設備的自動化控製網絡並入管理子網，組成一個開放的互連、互通、互操作的管理與控製一體化網絡，實現自控係統與ERP係統進行信息交換。
4.1架構管控一體化的網絡
按照NetLinx來架構具有開放結構自動化係統網絡，它滿足全廠自控係統的擴充需要，性能穩定、可靠，易於並入管理信息網絡係統。網絡係統由三部分組成：在車間內部，采用設備網連接現場底層設備，組成企業底層控製網絡；控製網支持數據實時傳輸，與各種設備連接，如PC，控製器，人機界麵，拖動裝置以及其它與控製網相連接的設備；由(you)以(yi)太(tai)網(wang)處(chu)理(li)與(yu)管(guan)理(li)信(xin)息(xi)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)的(de)連(lian)接(jie)，它(ta)在(zai)複(fu)合(he)型(xing)結(jie)構(gou)的(de)通(tong)信(xin)網(wang)路(lu)中(zhong)作(zuo)為(wei)管(guan)理(li)子(zi)網(wang)，傳(chuan)送(song)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)信(xin)息(xi)。這(zhe)三(san)層(ceng)網(wang)絡(luo)能(neng)在(zai)相(xiang)互(hu)之(zhi)間(jian)並(bing)與(yu)PC機通信，有利於設備的實時監控和數據采集。羅克韋爾自動化提供的工控設備具有高兼容性、標準接口和內置的通訊功能，功能強大的軟件產品為應用提供了極大地便捷；而且利用羅克韋爾自動化提供的ControlLogix控製平台，它作為控製網、以太網和DH+網絡的網橋和路由，方便地將不同的通信協議、不同廠家的設備數據整合到同一平台。
羅克韋爾自動化為用戶提供了友好、方便高效圖形化編程組態軟件，提供了簡捷、直觀的圖形符號以及注釋信息，以便用戶控製邏輯的表達更加直觀，操作和使用更加方便。使用RSLinx（建立工廠所有通信方案的工具）根據通信特征完成通信鏈路的選擇和配置，在車間級的PLC與設備與各種應用軟件之間提供通信功能。
4.2監控與管理功能的實現
軟件則是整個管理與控製係統的靈魂。
基於NT的HMI軟件——RSView32用來動態地監視控製和管理信息。它將設備現場運行狀態以工藝流程圖、趨勢等顯示在屏幕上，使控製中心的操作人員動態監控當前現場的生產狀態和重要設備運轉情況，塗裝車間生產線的工藝流程監控如圖2所示。
圖 2 塗裝車間的生產流程
羅克韋爾自動化提供的功能強大的工業數據交割管理軟件RSSql，具有分布式數據采集、分布式數據庫存儲和集中交割管理的係統架構，它還具有數據雙向傳遞的能力，不僅可以將控製層的數據按ERP係統要求的格式提交到企業級的數據庫中，方便地將工藝設備層的工藝數據、控製層的狀態信息無縫集成到企業信息層數據庫，供管理決策和信息發布；而且還可以從ERP的數據庫提取數據下傳到控製係統的PLC和上位機。
jianlikongzhiyuguanliyitihuadewangluoxitong，jinengliyongwangluoshixianxianchangshebeidekongzhi，renmenkeyizaibangongshishenzhizaijialishixianyuanchengkongzhi，jishizhunquedilejieshengchanshebeideyunxingqingkuang，duishengchanguochengjinxingzonghedepanduan，congershixianshengchanguochengdezuiyoukongzhi；又可利用現場自控係統設備收集的數據為管理提供決策信息服務。對接收信息彙總分析評估後，通過ERP係統來製定生產調度計劃，修正生產管理控製目標，縮短了生產信息的反饋周期，能夠有效地解決長豐目前存在的問題。
五、結 論
本文介紹了羅克韋爾自動化的NetLinx現xian場chang總zong線xian網wang絡luo集ji成cheng應ying用yong技ji術shu，它ta在zai同tong類lei的de工gong業ye控kong製zhi網wang絡luo中zhong具ju有you代dai表biao性xing，對dui於yu現xian代dai新xin型xing控kong製zhi係xi統tong的de設she計ji也ye具ju有you一yi定ding的de參can考kao價jia值zhi，此ci類lei開kai放fang現xian場chang總zong線xian網wang絡luo在zai現xian代dai工gong業ye企qi業ye中zhong的de應ying用yong將jiang越yue來lai越yue廣guang泛fan，特te別bie是shi在zai企qi業ye信xin息xi化hua過guo程cheng中zhong將jiang成cheng為wei首shou選xuan。我wo們men以yiNetLinx技術為核心，結合羅克韋爾自動化的軟、硬件，構建了一套從生產設備層到企業管理層的集成係統，向下可獲取不同廠家、不同通信協議的智能設備數據，向上可與ERP係統實現無縫連接。這種係統有以下優點：屏蔽了不同網絡和通信協議細節；編程工作量小，隻需對協議轉換模塊作相應組態，操作方便靈活；係統可靠性較高，維護簡單。隨著而ERP的不斷推廣和深入，它的技術優勢日益明顯，將有更廣闊的應用前景。
參考文獻:
[1] 賈東耀，汪仁煌.工業控製網絡結構的發展趨勢[J] . 工業儀表與自動化裝置, 2002(5):12-14
作者簡介：
王劍波（1978-），男，漢族，山東濰坊人，碩士研究生，主要研究方向為管理與控製一體化。
