BCNet-S7PPI网关的纺织机械设备联网应用方案

一．引言

当前工厂制造设备的自动化程度不断提高，单机台的自动控制和方便的人机对话界面使得生产更加稳定可靠，操作也变得简单。但生产管理的日益复杂使得许多厂家迫切需要实现全自动化的生产管理。

[某棉纺厂细纱车间现场]

二．系统要求

通过数据采集模块，将各个纺机的运行状况，生产情况等现场数据传送到中央监控中心；中央监控中心的计算机实现对所有纺机设备运行状况的实时监视，对生产情况进行记录、统计，统一控制换班，统一管理生产工艺，自动报表打印，并与上层管理网络ERP的数据交换。以达到及时设备维护，合理利用资源，提高生产效率，把握生产进度，降低生产成本等目标。

三．方案介绍

现众多纺机采用SIEMENS S7200控制系统，具备现场总线联网的条件，以下就以SIEMENS S7200控制系统的纺机为例，介绍纺机联网方案。

系统主要，分为两个部分：一是硬件部分，主要解决怎样采集现场纺机数据，并送到中央监控中心的计算机；二是软件部分，主要解决怎样将收到的现场数据进行显示，记录，分析处理等。

         传统解决方案：硬件部分，如采用Profibus网络，则每台S7200PLC需要增加一个EM277（PROFIBUS通讯模块），监控中心计算机加装CP5611（PROFIBUS通讯卡）组成PROFIBUS网络；如采用以太网10M/100M网络，则每台S7200PLC需要增加一个CP243-1（以太网通讯模块），监控中心计算机加装普通网卡组成以太网网络。软件部分，如果中央计算机仅需设备监视，则需要安装WINCC（西门子监控软件），STEP7（西门子PLC编程软件），WINLC（西门子软PLC）及SIMATICNET软件。如需要实现生产管理系统，则需要专门的软件开发平台，如MS VisualStudio2008和SQLServer2008。

         新解决方案：硬件部分，每台S7200PLC上增加一个BCNet-PPI（北辰以太网通讯模块），计算机上需要普通网卡，组成以太网网络；软件部分，计算机上安装BCNet OPCServer（OPC服务器软件）以及WINCC，组态王，MCGS等组态监控软件或纺机联网专用软件。

         方案比较：

1、   网络性能比较：以太网适合远距离通讯，可以直接利用企业局域网，布线难度低，综合成本低，网络故障容易定位，易于将来扩展；Profibus网络不适合远距离通讯，抗干扰弱，大量设备的联网需要专用通讯电缆，布线难度大，不易扩展，维护困难；

2、   成本比较：传统方案需要增加更多的硬件和软件，成本较高；

3、   软件操作比较：

         传统方案，增加PROFIBUS通讯模块，需要断电停下设备，需要在PLC中增加通讯程序；组PROFIBUS网络，需要在计算机上进行网络组态，并编写相关通讯程序；如采用CP243以太网模块，还需要SIMATICNET软件，而且限制较多。

         新方案，即插即用，不影响生产，不需要修改PLC程序；通讯部分设置在BCNet OPC软件里进行设定，软件系统无任何限制，完全免费。

四．系统构成

（一）硬件部分：

         每台S7200 PLC上增加一个BCNet-PPI以太网通讯模块，将各纺机和中央监控计算机联成以太网网络。

           [BCNet-PPI在控制柜内的安装]

1、   BCNet-S7（PPI）介绍

         功能：BCNet-S7（PPI），为以太网通讯模块，将西门子PPI协议转成以太网协议。此模块可以通过BCNet OPCServer与上位机组态软件通讯，也可以对S7200PLC进行编程下载。

         端口：模块的PPI端口（接口形式为D9M）连接到PLC的PPI通讯端口；模块的以太网端口（接口形式为RJ45母）连接到计算机网卡或交换机；模块通过24VDC供电。

         参数：根据现场相关设备信息，设定模块的相关参数（S7地址、波特率、IP地址等）。

[BCNet-PPI参数设定]

2、   通讯网络组成

         如下图所示，每台纺机控制器（S7200 PLC），配一个BCNet-PPI以太网通讯模块；各通讯模块配置唯一的IP地址，通过车间区域网和中央监控计算机组成以太网网络。BCNet-PPI以太网通讯模块的连接数量没有限制，应用于大数量的设备联网；同时不会影响当前设备的现场操作平台（TD200，触摸屏，计算机）。

（二）软件部分

           计算机上安装BCNet OPCServer软件，将现场数据采集到OPC服务器中，再与上位机软件进行数据交换；上位机安装纺机联网专用监控软件。

1、   BCNet OPCServer软件介绍

BCNetS7OPC支持与无限制个BCNet-S7通讯，也就是说对于外部西门子S7系列PLC控制系统设备的数量是没有限制的，用户只需要为每个S7系列PLC控制系统配置一个BCNet-S7即可。另外对于每一个控制系统其通讯变量数目也没有任何限制，用户可以自由定义任意数目的变量。

BCNetS7OPC支持的功能如下：

1）支持与西门子S7系列 PLC的PPI/MPI通讯，读写的变量区域包括：M、I、Q、DB（V）块，支持的数据类型包括：位、有（无）符号8位字节、有（无）符号16位整数、有（无）符号32位整数、32位浮点数（实数）；

2）可以通过Excel2000软件实现组态数据的导入导出功能，方便用户实现大量标签的快速定义；

3）提供一个BCNetS7Test工具，安装后在开始菜单中选择。BCNetS7Test可以同时测试与任意个BCNet-S7的数据通讯，用户在进行联网时可以通过它来预先确定网络通讯是否正常；

2、   纺机联网软件介绍

         纺机联网软件，是针对纺机联网需要开发的监控和数据统计分析系统。主要包括，数据库和运行监控软件的结构和界面。

本软件在结构上主要由以下部分组成：

1）监控界面部分：现场所有设备的运行状态的更新显示

2）生产报表部分：显示、统计和打印报表

3）数据分析部分：出示一些反映生产的综合指标的分析结果

4）人员信息部分：管理所有人员的信息

5）生产设定部分：负责对设备、人员、生产计划的设定

6）工艺配方部分：执行工艺参数的上载下载和工艺储存

7）用户查询部分：实现对生产状况的即时动态查询
8）工具箱部分：提供对数据库的数据修复、压缩、和备份等功能

9）系统报警部分：根据设备状态数据发出报警

10）系统提示部分：根据用户的操作发出提示信息

[74台细纱机监控演示]

五．结束语

         此解决方案也在多处实际应用，系统运行良好、稳定，达到用户预期的要求，用户可以更清楚的了解纺机的运行状况，更准确的把握生产进度，更合理的安排生产班次，更高效的利用资源。

         方案实施简单易操作，实施时间少，能快速的投入生产应用。BCNet以太网通讯模块使用方便，即插即用，不影响正常生产；BCNet OPCServer软件操作简单，运行可靠。

         系统结构简单清晰，操作简单，维护方便，扩展升级灵活。此系统将会在纺机、包装等单机设备集中的工厂，得到广泛的应用。

六．联系方式

无锡市北辰自动化技术有限公司

江苏省无锡市滴翠路100号创意园A幢903

电话：0510-85166823,85162669

传真：0510-85166813

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