1.引言
随着制造业领域竞争的加剧，各大厂商纷纷引入CIMS、ERP等管理系统，试图提高企业的管理水平，对原料采购、产品制造、销售、服务等环节进行标准化、信息化、科学化的管理，从而提高企业的竞争力。随着计算机及网络技术的高速发展，目前就诸多信息管理系统本身而言都比较成熟和完善。但是，为何ERP系统实施的成功率较低，总结其原因主要归结为企业的基础管理比较薄弱，对各种基本数据的采集与沟通存在壁垒，尤其在传统制造业企业中，由于采用了诸多不同种类的控制和数据通讯系统，使得其控制信息的集成变得困难，不能满足管理层对信息数据的采集要求。
可见，为了推进企业的信息化进程，首先就需要解决控制信息的集成问题，让工厂自动化与信息自动化。办公自动化齐头并进，营造全方位的自动化企业。本文正是基于这一点，以NetLinx架构为例，阐述其在企业控制信息集成中的应用。
2.NetLinx架构的基本特征
随着网络技术发展和众多现场总线产品的普及，在企业的控制系统中需要将所有设备。仪表的信息集成在一起，实现企业设备层。控制层与信息层的数据交换与共享NetLinx架构这一概念由罗克韦尔自动化所提出，其目的是要建立一个能够包含上述三个层面的无缝数据集成开放架构，NetLinx一词即为Net(网络）和Linx(开放式连接）的组合。
2.1 架构中的网络协议
在NetLinx架构中，根据不同设备对网络的不同要求，可以直接采用的通讯网络有DeviceNet设备网、ControINet控制网和EtherNet/IP工业以太网。为了实现信息在网络间的无缝路由和集成，在网络应用层中采用了统一的协议，即控制和信息协议（CIP）通过该协议，使得在NetLinx架构中的信息服务无物理介质无关，如图1所示。
NetLinx与传统的数据采集方式相比，具有突出的优点，对于时间有苛刻要求的数据，如远程I/O数据，采用“控制”协议进行传输，可以按照严格的时间间隔要求获取采样数据，并可以通过生产者/消费者通讯模式有效地提高网络使用效率%对于没有苛刻时间要求的数据，如在设备组态、诊断应用中则采用“信息”协议进行数据传输，并可以完成其他基于CIP协议的数据路由。
图1 CIP协议模型
2.2 以ControlLogix为核心的NetLinx架构
ControlLogix系统是罗克韦尔自动化控制产品中功能最为强大的一个系列，它将顺序控制、过程控制和运动控制结合在一起，形成了一个混合型的控制平台，因而已经超出了传统意义上的可编程逻辑控制器。由于其才采用了ControlLogix无源背板总线，它的框架背板就相当于一个高速网络，连接不同网络的通讯模块在这个框架上有了共同的信息通道，这时即便没有处理器的参与，ControlLogix系统也能作为一个网桥，完成不同网络间的信息路由和共享，而且不用编程，从根本上提高了数据采集的效率。
3.NetLinx架构的三层网络模式
NetLinx架构最为显著的特点就是采用三层网络满足不同设备对网络功能的要求。如图2所示即为NetLinx架构的三层网络模式。可见ControlLogix系统为NetLinx架构的中枢，DeviceNet、ControlNet、EtherNet构成的三层网络是它的神经。
图2 NetLinx架构的三层网络模型
3.1 基于DeviceNet的设备层
DeviceNet作为现场总线技术的开业开放标准网络，实现了现场设备与控制系统的简单连接，由于它采用公开的技术规范和常规的CAN线芯片器件，使得基于DeviceNet的设备成本较低。DeviceNet有两种报文形式，I/O报文用于传输实时数据；显性报文则适合不同设备之间点对点传输配置和故障诊断信息。DeviceNet作为NetLinx的一部分,其数据能够在整个DeviceNet网络系统中进行无缝路由。例如，以太网上的计算机无需其他编程就可以经由以太网络访问DeviceNet对DeviceNet网络上的设备进行组态和监控。这极大地方便了上位机对现场设备的数据采集。
3.2 基于ControlNet的控制层
作为IEC国际标准的现场总线，ControlNet能够提供强大的网络通讯功能，在控制器与现场监测设备、人机界面之间建立起了一个稳定、可靠的高速通信链路。对于ControlNet的网络介质存取，是通过时间限制存取算法来控制，即“并行时域多路存取”（Concurrent Timed Domain Multiple Access 编写为CTDMA)方法来控制各个节点在网络刷新时间(NUT)内传送信息的机会，用户可对网络刷新时间进行调节,最小可达2ms。
在ControlNet上的设备主要有ControlLogix控制器、Flex柔性I/O变频器、人机界面等设备，这些设备共同的特点就是要求传送的数据量比较大，可靠性高，对时间有苛刻要求，因此ControlNet网络的成本也较DeviceNet高。
3.3 基于以太网的信息层
以太网作为商用通讯系统中最为常见的通讯形式有着极好的硬件、软件平台支持。绝大多数商务系统都可以运行于以太网上，其网络构建成本也低于DeviceNet和ControlNet因此在控制系统中得到了广泛的应用。但是，以太网也有自身的缺陷，由于其采用CSMA/CD介质存取方式，不可避免的会出现数据延迟，因而不能直接用于传输对时间有苛刻要求的数据，但是对于诸如编程、设备组态、系统监控等应用来说，完全可以满足要求。由于计算机接入以太网只需要廉价的网卡即可，因而在NetLinx架构中，计算机通过以太网对其他网络进行访问的接入成本是最低的。
4.NetLinx架构的数据接口
在NetLinx架构的数据接口具有多样性，通过RSLinx通讯软件同时实现了硬件驱动和软件接口两个种功能。通过RSLinx计算机能够与任何NetLinx网路中的设备建立连接，并将为应用软件提供丰富的数据接口，如罗克韦尔自身软件产品的数据接口以及OPC、DDE等标准数据接口。通过入RSLinx，当硬件设备升级的时候只需要在RSLinx中加载新的驱动程序。而不需对上层软件进行升级。
NetLinx架构内不仅包括硬件设备，同时它还包括相应的数据处理软件。RSSql软件便是控制系统与企业数据库相互连接的桥梁。其结构模型如图3所示。
图3 RSSql数据处理软件模型
控制区的数据来源可以是基于罗克韦尔软件平台的RSSql驱动程序RSView人机界面监控系统。也可以采用OPC、DDE方式获取第三方设备的数据。企业数据区主要是微软SQL数据库、Oracle数据库、RSSql数据源等信息系统ODBC在其中起的作用就是按照预先设定的数据交换策略实现两个区域数据的互联互通。同时还提供了数据缓冲、数据压缩的功能。从而使用户不再需要编制复杂的程序就能实现高效率、高可靠性的数据集成。
5.基于NetLinx架构的数据分析平台
企业控制信息集成的目的在于对这些来自于生产现场的数据进行分析，配合其CIMS、ERP系统，为生产决策提供依据RSBizware是基于NetLinx架构的商务分析软件包，其中Historian模块提供对生产过程数据的集中分析和提炼。提供各种报表，用于生产质量的监控和比较；Plant Metrics 模块通过监视现场设备，计算和统计设备的利用效率值，为设备维护、安排生产任务提供了依据Compliance Tranck标准管理系统用于在企业内按照ISO9000等标准进行生产。并为审计提供数据依据；Scheduler生产计划模块可用于安排生产，跟踪订单处理进度；Arena仿真系统模块可用于仿真各种因素对生产过程的影响。对生产流程进行改进，从而提高生产效率。
6.结论
企业控制信息的集成工作是一项复杂的系统工程。所涉及的方面包括现场设备、通讯网络、传输协议、信息处理平台。控制信息集成的实质就是要实现控制数据的共享，建立一套自下而上的传输平台’基于这一点，NetLinx架构中的硬件和软件。充分利用了其协议的透明性、开放性以及与第三方产品的互操作性。实现了控制数据与信息系统的无缝集成。为企业有效地推动CIMS、ERP等管理系统奠定了坚实的基础。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：基于NetLinx架构的企业控制信息集成
相关文章
