贵阳卷烟厂易地改造制丝线电气控制集成系统(5)

6．项目中的难点分析及其调试

在本方案设计中，最容易出问题的地方是通信，现场调试最麻烦的地方也是通信。为了测试网络通信性能，分别对子网内部通信和环网通信进行了连续72h测试，测得子网内部通信无丢包现象，而集控到各个网关的丢包率达5010。

针对出现的网络问题，我们从网络终端、交换机、网络连接介质、网络配置、网络通信数据等几部分来寻找原因。首先是网络终端，制丝工控网络中除工控机外，就是PLC和分布式IO，大部分采用西门子公司的品牌，均支持PROFINET协议，因此不会造成网络中断。其次是交换机，制丝工控网络环网中采用的是X414-3交换机和X408_2交换机。X400系列交换机是专为工控网络设计的，支持PROFINET协议，不会造成网络通信中断。网络连接采用光纤和双绞线，其中主干环网采用千兆光纤，主干环网和星形子网之间采用百兆光纤，星形子网内部采用双绞线连接，分别使用光纤测试仪和网络测试仪测试，网络连接良好，可以排除网络连接介质引起的网络中断。环网交换机根据生产工艺分布情况，进行了VLAN划分，每台交换机具有一个管理VLAN和至少3个直连的VLAN，VLAN间路由采用OSPF协议。经查看每台交换机路由表中路由条数多达35条。经过测试，西门子公司的414交换机最多可以允许17条路由，最佳性能是在15条之内。因此，认定路由表过长或VLAN过多是网络中断的原因。因为采用环形路由结构，相隔较远的交换机之间的通信就需要经过多次路由，而每经过一次路由都会增加通信时延，较长的通信时延对PROFINET实时通信来说是非常致命的，会造成网络通信超时，因此路由次数多成为导致网络中断的另外一个原因。

重构网络，采用每台环网交换机下属的网络接口分为一个VLAN的原则。重新划分后，加上路由和管理VLAN，共计12个VLAN，环网交换机路由表长度变为10条，不超出交换机的要求范围。

重构网络后，对环网通信进行了连续72h测试，测得集控到各个网关的丢包率最高为0010。经1个月运行后，没再发生网络通信中断引起故障停车的现象。重构网络如图9所示。

图9重构网络

四、项目运行

该系统自投入运行以来，性能稳定，获得了全厂员工的一致好评：系统设计友好性高，操作简便；故障率低，诊断功能迅速判断故障并提示；设计简单方便，保护原有设备，并能尽快投产；质量控制稳定，减少浪费，提高效率，节约能源。此外，PROFINET具有的CBA能最大限度地减少通信编程调试的工作量，更好地缩短工程调试的时间。

五、应用体会

本项目设计了基于PROFINET的制丝线控制网络，与传统的控制网络相比，PROFINET支持更高的数据传输速率，可以满足烟厂大量生产数据高速可靠的传输需要。工程实践还证明，在组建企业工控网络时采用PROFINET通信技术可以节省近15%的硬件投资。控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，而且具有与上层管理系统集成的接口，同时具有可扩展性。具有很强的系统可靠性，使整个系统能够长时间无故障地运行。通过将不同的控制系统打包为标准组件，CBA技术很好地降低了由于多供应商、多种控制平台并存所带来的系统复杂性。传统的自动化工程方法（面向连接的方法）中，通信作为控制和组态的一部分，每一次使用设备模块时，都需要对控制器进行组态和调试。分布式控制器和技术模块独立运行（面向对象的方法）带来的好处是：控制器程序单独设计，在控制系统最后装配时，采用PROFINET工程工具实现，提高了系统的开发和调试效率，同时提高了系统模块的重复利用率。

参考文献

[1]西门子公司，PROFINE.统说明书．A5E00879148_012006/10.

[2]尹朝，朱历．气时代．终结还是重生——现场总线E路前行，2004/7期．

[3]阳宪惠，现场总线技术及其应用．北京：清华大学出版社，1999.