netLINK在污水处理联网工程中的应用-应用案例-自动化应用案例

netLINK在污水处理联网工程中的应用

发布日期：2011-09-27 作者：邹玉鞋浏览次数：53076

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【摘　要】：计算机科学的高速发展，网络化在工业自动化领域的广泛应用，使得工业自动化经历了从集中控制到分散控制的转变，分散控制使得控制精度提高、实时性响应快、连接设备增多，而现场总线以其可靠性高、抗干扰能力强、现场布线简单等优势，在现场层得到的广泛的应用，如Siemens的PROFIBUS总线等，S7 PLC作为PROFIBUS主站，连接PROFIBUS从站，实现对从站设备的控制，从而达到分散控制的功能，此应用非常普遍。

1、引言

计算机科学的高速发展，网络化在工业自动化领域的广泛应用，使得工业自动化经历了从集中控制到分散控制的转变，分散控制使得控制精度提高、实时性响应快、连接设备增多，而现场总线以其可靠性高、抗干扰能力强、现场布线简单等优势，在现场层得到的广泛的应用，如Siemens的PROFIBUS总线等，S7 PLC作为PROFIBUS主站，连接PROFIBUS从站，实现对从站设备的控制，从而达到分散控制的功能，此应用非常普遍。另一方面，当现场执行设备很多，现场设备分散，现场需要监控的数据量非常大，如果实现分散监控，监控设备需求量会很大，现场成本会很高，且需要更多的现场技术人员，而上述问题可通过集中监控来解决，因此如何实现集中监控成为关键问题之一，本文在深入分析德国赫优讯网关netLINK的基本功能和性能特性的基础上，基于某污水处理联网项目，通过netLINK实现S7系列PLC的联网，将MPI协议转换为以太网，实现以太网光纤环网连接，将现场数据采集至总控室，通过无锡北辰公司研发的netLINK OPC Server，利用OPC方式，将数据发送至监控软件进行数据显示与分析。此方案实现简单方便，是Siemens S7系列PLC联网工程的可靠解决方案。同时，netLINK对工程联网项目改造，更有其优势所在，无需进行现场设备的硬件组态和程序修改，也无需进行设备停运，在不影响系统正常工作的情况，轻松实现工程联网，可操作性强。是现场工程师联网方案的极佳选择。

2、 德国赫优讯netLINK功能分析与性能特性

德国赫优讯公司网关产品之一netLINK，主要用于解决Siemens S7系列PLC的工程联网问题，可将Siemens MPI、DP、PPI协议转换为以太网协议，实现S7-200、S7-300、S7-400系列PLC的以太网连接，通过以太网对PLC内部DB块、计数器、定时器、Memory、Input、Output等数据进行监控，从而实现对现场所有设备数据的实时采集。

netLINK结构小巧紧凑、应用简单方便、性价比高、无需外接电源、支持即插即用功能，现场使用无需停止网络设备，直接可对CPU数据进行监控，同时netLINK还可实现对CPU程序的远程下载，现场工程师可直接在总控室内对现场指定CPU进行程序的修改，非常方便。

另外netLINK提供驱动API函数，方便用户进行二次开发，用户可根据工程项目需求，利用高级语言如VC、VB等，自行开发上位监控软件，实现对现场设备的监控。且许多国际国内知名SCADA/SoftPLC软件厂商都已集成了netLINK驱动，可直接连接netLINK；国际知名的OPC提供厂商Kepware也可提供netLINK的OPC Server；自动化系统集成商无锡北辰更是针对netLINK的底层函数，研发了可支持无限数量netLINK的OPC，在经过多个项目的现场测试与使用后，OPC的可靠性得到了充分的验证。本文正是基于无锡北辰研发的netLINK OPC Server，详细介绍如何实现S7系列PLC在污水处理工程上的联网应用。

3、 netLINK网关实现S7系列PLC联网方案

3.1 项目背景

污水处理关系到国家资源建设的节约和环境的保护，处理的工艺流程比较复杂，所需现场设备的数量比较多，项目工程占地面积大，设备比较分散，工作站多且分散，因此一般污水处理过程都通过分散控制、集中监控的方案来实现。

本论文所基于的某污水处理工程项目，项目自动控制部分主要包括：预处理站、生物处理站、污泥处理站、出水及雨水处理站和污泥消化干化站五个站点的控制系统。控制系统均采用Siemens S7-300作为CPU负责每个站点的分散控制，利用德国赫优讯netLINK将S7-300 PLC连接至以太网，通过带光纤接口的交换机，采用以太网容余光纤环网构架，实现高速通讯的网络数据传输，从而将现场设备的数据传至总控室，总控室上位计算机操作员站运行iFIX监控软件，通过无锡北辰公司研发的netLINK OPC Server，利用OPC方式，实现S7-300控制系统实时数据的读写，同时，工程师站也可通过STEP7软件对所有S7-300站点CPU进行编程下载，所有操作均可在总控室中完成。

3.2 项目系统结构

上述已经详细介绍了整个现场网络结构框架及所采用的硬件和软件，以下给出整个系统结构图。

4、 netLINK网关联网方案实现

本项目中，netLINK不仅需要实现通过北辰公司OPC Server将CPU数据上传至iFIX监控软件，进行现场设备的实时监控，而且需要实现通过以太网连接至工程师站，利用STEP7对指定CPU进行程序下载功能。

4.1 netLINK网关的参数配置

德国赫优讯netLINK网关的参数配置非常简单方便，利用随netLINK带的光盘，安装免费软件SyCon，运行软件，新建工程，插入一个netLINK设备，选择TCP/IP驱动，通过内置软件NetIdent进行网络netLINK设备的搜索，选择网络上需要配置的netLINK，进行参数配置，参数配置如图3所示，首先需要对IP地址进行配置，注意IP地址需要和运行计算机的IP地址处于同一网段上，否则无法连接硬件。Ethernet参数默认即可，PROFIBUS参数一般情况下默认即可，有时需要根据实际情况对MPI地址进行重设，默认为2。参数配置完成后，通过Online－－-Download下载设备参数信息至netLINK Flash中，永久保存。

另外，由于需要通过工程师站，利用STEP7对CPU进行程序下载功能，因此需要通过SyCon软件在netLINK硬件上加上IBH Driver的授权，打开SyCon，连接netLINK，选择Online－－-Activate Driver，输入授权码，通过Online－－-Download下载即可。netLINK的参数配置如有问题，可直接联系德国赫优讯上海代表处。

4.2 无锡北辰开发的OPC Server软件的组态

运行无锡北辰公司netLINK OPC安装文件NetLinkOPC.V3.Setup，完成OPC Server的安装。在桌面或者开始菜单中打开NetLinkOPC Editor；鼠标右击左侧BEICHEN NETLINK OPC列表，新建连接“New connetion”；选中新的连接，修改相关参数（站点名称、IP地址和PLC地址），如图4所示：IP地址即上述netLINK参数配置中所设IP地址，PLC地址一般为2。

在新建的System1上右键新建变量组“New group”，然后右键变量组新建变量“New item”，编辑变量名，选择对应的地址区如DB、M、I、Q区；重复上述操作，根据PLC中的有效参数的设置，设置OPC Server中的数据区域。另外无锡北辰还提供了通过Excel表格进行参数配置的导入与保存快捷方式，用户可简单方便的进行参数配置。全部参数配置好后，点击右下角“Save configure”，完成OPC Server的组态。OPC Server的组态如有问题，可咨询无锡北辰自动化系统有限公司。

4.3 STEP7软件的组态

首先需要安装STEP7软件，同时安装IBH驱动，有关IBH驱动可通过IBH公司官方网站下载，在安装好IBH驱动后，进入“控制面板”或启动“STEP 7”，选择菜单栏上的“Options”找到“设置PG/PC接口”双击打开，选择IBHNet（MPI），点击Properties，对部分参数进行设置，如图5所示。关键是IP地址的设定，设置需要连接的netLINK的IP地址，完成后保存，并下载至模块中，完成STEP7与netLINK的连接。

5、 通讯测试

以下通过简单的通讯测试，验证通讯的状态，主要进行两个测试，一是通过STEP7内部测试程序，测试通过netLINK与S7-300的通讯状态，二是利用OPC Client，连接无锡北辰OPC Server，测试netLINK与S7-300的数据监控状态。

5.1 STEP7与S7-300通讯测试

打开STEP 7软件，选择PLC－－-Monitor/Modify Variables，设定测试参数，单击“Monitor Values”，查看地址状态，如图6所示，M区地址可被读写控制，说明数据传输状态良好，通讯连接正常，说明netLINK通过IBH驱动，可实现STEP7与S7-300的通讯，同时可通过PLC－－-Download，对编辑程序进行远程下载，工程师可在总控室内，通过netLINK，选定IP地址，利用以太网对远程指定CPU进行程序下载操作。

本项目中使用iFIX作为监控软件，通过iFIX提供的OPC Client，连接无锡北辰OPC Server，从而实现通过OPC通讯，对CPU数据进行实时监控。而测试过程，可选择任何一家OPC客户端软件或者任何支持OPC监控软件进行测试。本文鉴于项目原因，使用Kepware OPC Client进行测试，打开OPC Client，建立连接，选择BEICHEN.NETLINK.OPC.V3，导入所有OPC Server中所设置的变量。

工程中将导入的所有现场数据，进行标签的设定，通过iFIX图形化界面显示各参数，并通过各参数之间的配合关系，动态显示现场执行设备的工作状态等，从而实现对监控现场设备工作状态的静态或动态仿真，并可通过报警等信息，对现场的运行状态进行实时的控制与处理。

6、总结

本文在深入分析德国赫优讯网关netLINK的基本功能和性能特性的基础上，基于污水处理工程项目，详细剖析了如何实现通过netLINK进行S7系列PLC的联网，集中监控现场设备的运行状态；如何实现通过netLINK，利用STEP7对S7系列PLC进行远程的配置下载，并通过两个具体的通讯测试，测试通讯连接的状态，测试结果说明通讯状态良好。

而本文所基于的污水处理工程项目从08年初测试完成后，截至到目前，已经实现了8个月的无故障运行，更加说明通过德国赫优讯netLINK实现S7系列PLC的工程联网，是一种可靠的联网方案。相信netLINK可以为广大自动化用户提供Siemens控制系统联网便捷且切实可行的解决方案。

另外，德国赫优讯在netLINK的基础上，继续深入研究，新一代产品NL50-MPI基于德国赫优讯百分百知识产权的网络控制芯片netX，功能更加强大，可支持同时连接32个MPI、16个TCP/IP，且内部集成IBH驱动，可直接连接STEP7，实现CPU的程序下载并监控远程设备状态信息。

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