NetLinx网络架构在电气控制系统中的应用

NetLinx网络架构在电气控制系统中的应用

张一波

摘 要：对电气控制系统的特点进行详细的分析论述，引入了NetLinx罗克韦尔三层网络架构实现整个控制系统的网络组网、通讯以及控制，NetLinx三层网络架构在电气控制系统中的应用完全实现了系统的智能化、自动化，并且节约了成本，值得推广。

关 键 词：NetLinx；控制系统；罗克韦尔；ControlNet



电气控制系统是目前电气领域的研究热点，学术上一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。这些电气设备必须具备以下功能： 　　自动控制功能，高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制；测量功能，灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。因此，电气控制系统中迫切需要一种现场总线网络结构全面实现电气控制自动化。

NetLinx开放式网络架构是罗克韦尔电气自动化采用的开放的联网技术，包括EtherNet/IP（以太网/工业协议）、ControlNet和DeviceNe三层开放网络架构，能够提供相同的完整的网络通讯功能，NetLinx充分利用现代市场上易于采购的芯片、线缆、元件和经验等技术，这样减少了成本，此外，NetLinx减少了网络层次， 志在打造从底层到顶层的全部的无缝集成的综合电气控制管理网络系统，从最简单的设备到英特网，帮助用户增进灵活性，减少安装费用，提高电气设备工作效率。

1 电气控制系统特点

电气控制系统主要的特点是监视和控制的特点，因此，电气总线控制系统的主要特点有以下几个：

（1）电气设备的相关参数变化极快：电气设备的参数可以分为模拟量和数字量两部分，模拟量有电压、电流等，数字量有开关状态等，这些参数具备变化快的特点，因此对计算机网络监控系统的实时性数据采集要求要高。

（2）电气设备变得越来越智能化，这也是未来的发展趋势。电气控制系统目前已经实现了智能化，智能化的发展使得电气设备能够非常快速、方便的与计算机监控系统进行双向通信。

（3）良好的可控制性，电气设备都具有这一特性，这主要是因为控制系统的控制对象通常情况下是开关、断路器或者接触器等设备，操作起来非常方便、可靠，可控性非常高。

（4）设备控制逻辑简单，这主要是因为电气设备通常情况下使用开关量进行控制，逻辑十分简单，控制方式单一或者没有任何调节。

2. NetLinx网络架构的应用

电气控制系统相对比较复杂，而NetLinx网络架构是开放式的三层网络架构，完全可以根据电气控制系统的不同设备、不同功能进行比较详细的网络组件，从而可以实现针对不同的电气控制系统的优秀的网络通讯，下面分别详细介绍每一层网络架构的优缺点以及每一层能够针对的电气控制系统的功能。

EtherNet/IP（以太网/工业协议）企业网络是面向设备组态、数据采集和实时控制的EtherNet/IP开放工业协议，在标准的TCP/IP和802.3以太网顶层植入了通用工业协议（Common Industrical protocol，CIP），EtherNet/IP网络能够提供一整套的控制、组态以及数据采集服务，EtherNet/IP使用TCP/IP实现一般的通讯/信息交换服务，使用UDP/IP实现电气控制应用的I/O通讯服务。

EtherNet/IP使用标准的网站浏览技术，通过互联网传送数据，罗克韦尔电气自动化已经在产品中嵌入了Web Server功能。工业EtherNet/IP是优化之后的网络，专门面向高效的控制、组态和数据采集理想的以太网解决方案。

控制层（ControlNet网络）是一个实时的控制层网络，在单一的屋里介质链路上，可以同时支持对时间有苛刻要求的实时I/O数据的高速传输，以及报文数据的领域，包括编程和组态数据的上传和下载以及对等信息传递等。ControlNet非常适合与工程工业。处理器设备和ControlNet介质的冗余保证了更高的系统可用性，此外，ControlNet采用了可选的本征安全介质，这样降低了系统成本，也使得本系统在任何环境下都会非常的灵活。

设备网（DeviceNe）网络是一种低成本的面向底层工业设备联网解决方案，是基于生产者/消费者通讯模式的开放网络，是一种支持可以多达64个节点、多支线的网络结构，并提供了对这些设备智能化信息进行存取的有效途径。采用DeviceNe网络，可以通过开放网络将设备直接连接到电气设备控制器上，从而省去了每台设备到I/O模块的硬接线。这样直接连接大大降低了价格不菲又费时的接线工作量。

3 总结

电气控制系统迫切需要一种网络架构能够完全实现系统的智能化、自动化，本课题率先引用NetLinx网络三层架构对电气总线控制系统进行设计，通过三层网络架构的组合可以完全实现电气设备与I/O进行通信，使得整个控制总线网络管理起来方便、快捷、智能。

参考文献：

[1] 罗克韦尔自动化.HOT培训教材

[2] 罗克韦尔自动化.Netlinx选型指南 2006

简介：张一波（1982-），男，山西晋城人，职称：助理工程师，学历：本科