摘 要：本文歸納和總結了美國羅克韋爾公司Allen-Bradley的CIP網(wǎng)絡技術，在新疆八鋼股份公司第二煉鋼廠1＃板坯連鑄機自動控制系統(tǒng)中應用中的硬件構成、網(wǎng)絡配置特點和系統(tǒng)主要功能等，是網(wǎng)絡技術在生產(chǎn)實際中的典型應用。 關鍵詞： CIP網(wǎng)絡 CIP網(wǎng)絡特點 CIP網(wǎng)絡構成 1、前言　　　　 新疆八鋼股份公司第二煉鋼廠1#板坯連鑄機網(wǎng)絡系統(tǒng)主要采用了美國羅克韋爾公司Allen-Bradley部門開發(fā)的CIP網(wǎng)絡技術。 2、CIP網(wǎng)絡概況 2.1 CIP網(wǎng)絡簡介 CIP（Commmon Industrail Protocol通用工業(yè)協(xié)議）是一種為工業(yè)應用開發(fā)的應用層協(xié)議，被DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP三種網(wǎng)絡所采用，因此這三種網(wǎng)絡相應地統(tǒng)稱為CIP網(wǎng)絡。三種CIP網(wǎng)絡都已成為國際標準，DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP各自的規(guī)范中分別給出CIP的定義（以下稱CIP規(guī)范），三種規(guī)范對CIP的定義大同小異，只是在與網(wǎng)絡底層有關的部分不一樣。三種CIP網(wǎng)絡的網(wǎng)絡模型和ISO/OSI參考模型對照如圖2－1所示。 DeviceNet是一種基于控制器局域網(wǎng)（Controller Area Work―CAN）的網(wǎng)絡，除了其物理層的傳輸介質、收發(fā)器等是自己定義的以外，物理層的其它部分和數(shù)據(jù)鏈路都采用CAN協(xié)議。ControllNet的物理層是自己定義的，數(shù)據(jù)鏈路層用的是同時間域多路訪問（Concurrent Time Domain Multiple Access―CTDDMA）協(xié)議。EtherNet/IP是一種基于以太網(wǎng)技術和TCP/IPJ技術的工業(yè)以太網(wǎng)，因此其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層用的是以太網(wǎng)的協(xié)議、網(wǎng)絡層和傳輸層用的是TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議，應用層除了使用CIP外，也使用了TCP/IP協(xié)議族中的應用層協(xié)議。 2.2 CIP網(wǎng)絡特點： 由于應用層采用CIP，相對而言CIP網(wǎng)絡具有以下特點: 1、功能強大、靈活性強. CIP網(wǎng)絡功能的強大，體現(xiàn)在可通過一個網(wǎng)絡傳輸多種類型的數(shù)據(jù)，完成以前需要兩個網(wǎng)絡才能完成的任務。其靈活性題現(xiàn)在對多種通訊模式和多種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式的支持。 2、具有良好的實時性、確定性、可重復性和可靠性。主要體現(xiàn)在用基于生產(chǎn)者/消費者（Producer/Consumer）模型的方式發(fā)送對時間有苛求的報文等方面。 ①在基于生產(chǎn)者/消費者模型的網(wǎng)絡中，每個報文都有唯一的報文標識符（Message ID-MID），其格式如圖2－2所示。在發(fā)送報文之前，要在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間建立連接，這樣，接收節(jié)點就知道發(fā)送給自己的報文MID是什么樣的。然后，報文發(fā)送節(jié)點把MID、數(shù)據(jù)、校驗以及其他一些必要的信息組成報文，發(fā)送到網(wǎng)絡上。報文接收節(jié)點根據(jù)報文的MID來判斷是不是發(fā)給自己的，如果是，就接收。 ②基于生產(chǎn)者/消費者模型的網(wǎng)絡支持點對點通訊，還支持多播通訊，即在網(wǎng)絡上可以同時給幾個其他節(jié)點發(fā)送報文。CIP對多播的支持由CIP的原理決定，但同時也需要網(wǎng)絡底層提供支持。比如， EthererNet/IP多播功能的實現(xiàn)需要用到IP多播技術。 2.3 三種CIP網(wǎng)絡對比 依據(jù)網(wǎng)絡底層采用的協(xié)議不同，每種CIP網(wǎng)絡又有各自的一些特點。三種CIP網(wǎng)絡對比見表2－1： 從表中可以看出DeviceNet具有節(jié)點成本低、網(wǎng)絡供電等特點；ControllNet具有通訊波特率高、支持介質冗余和本質安全等特點；而EtherNet/IP作為一種工業(yè)以太網(wǎng)，具有高性能、低成本、易使用、易于和內部網(wǎng)甚至因特網(wǎng)進行信息集成等特點。 3、CIP網(wǎng)絡構成 3.1 L1系統(tǒng)網(wǎng)絡構成：見下圖3－1 板坯連鑄機網(wǎng)絡配置圖。 本文重點研究的是基礎自動化級L1級CIP網(wǎng)絡系統(tǒng)，信息層采用工業(yè)以太網(wǎng)（EtherNet/IP）實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，將控制數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關，連接至企業(yè)的信息系統(tǒng)，操作員通過EtherNet/IP網(wǎng)絡與PLC系統(tǒng)通訊；同時，以太網(wǎng)還作為中間控制層負責系統(tǒng)通訊，作為PLC和I/O、機架和PLC之間通訊的高速數(shù)據(jù)通道；實現(xiàn)實時I/O控制、聯(lián)鎖和狀態(tài)傳送，從而保證了控制數(shù)據(jù)和信息的實時性和穩(wěn)定性；底層是設備層，采用ControlNet和DeviceNet網(wǎng)絡，ControlNet網(wǎng)采用Scanport（適配器）完成變頻器信號的采集和控制；DeviceNet網(wǎng)通過Gateway通訊模塊完成現(xiàn)場I/O箱信號的采集和控制。它們與上位機構成了一個集中管理、分散控制的全流程生產(chǎn)的連鑄計算機自動控制系統(tǒng)，所以對控制系統(tǒng)的精度、可靠性和實時性都提出了很高的要求。 3.2 CIP網(wǎng)絡配置： 1、 3．2．1 3、DeviceNet網(wǎng)絡配置使用通訊模塊（DNB））掛在DeviceNet網(wǎng)絡上，然后由軟件RSNetwork for DeviceNet進行網(wǎng)絡管理和組態(tài)。通過DeviceNet連接設備變頻器、現(xiàn)場I/O箱等。 3．1．2 ControlNet通訊網(wǎng) ControlNet網(wǎng)是一個開放的自動化及高速確定性控制網(wǎng)絡，滿足IEC61158國際工業(yè)現(xiàn)場總線標準，它提供了一種在PLC之間，PLC與MMI操作站、變頻器及I/O子系統(tǒng)之間實現(xiàn)高速的、可冗余的通訊方式，它可以支持多達99個節(jié)點，最大網(wǎng)絡距離20KM，它可以連接總線型、樹型、星型及混合型等不同的網(wǎng)絡拓撲結構。主要有以下特點： 1、 它用于傳輸對時間有苛刻要求的信息，通信速率可達5Mbps，提供實時的控 制和對等的通訊服務。 2、 ControlNet網(wǎng)絡的配置特點是，無論CPU框架還是遠程擴展框架均由通訊模塊（CNB）掛在ControlNet網(wǎng)絡上，然后由軟件RSNetwork for ControllNet進行管理模塊的歸屬，從而使網(wǎng)絡的擴展和走線十分靈活。通過ControlNet連接主控設備PLC、變頻器等。 3.1．3工業(yè)以太網(wǎng) EtherNet： EtherNet工業(yè)協(xié)議（EtherNet/IP）是一個開放式工業(yè)網(wǎng)絡標準，采用IEEE 802.3物理介質及數(shù)據(jù)鏈路標準，提供了實時I/O消息和對等信息通訊。交換機提供虛擬連接，有助于控制網(wǎng)絡碰撞并減少網(wǎng)絡堵塞。系統(tǒng)用以太網(wǎng)通訊模塊作網(wǎng)橋，實現(xiàn)對工廠以太網(wǎng)的連接，真正實現(xiàn)系統(tǒng)的管控一體化。該網(wǎng)絡支持標準的TCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸速率為10MBPS。 通過EtherNet網(wǎng)絡監(jiān)視可編程序控制器內存儲的各種數(shù)據(jù)，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、生產(chǎn)管理、設備維護、生產(chǎn)流程及物料配比等。同時通過Producer/Consumer通訊模式，采用MSG指令可以使不同的PLC之間進行數(shù)據(jù)交換，I/O數(shù)據(jù)可以同時被多個設備共享。 應用效果：系統(tǒng)運行1年多來的實際結果表明，CIP網(wǎng)絡在板坯連鑄機自動控制系統(tǒng)中的應用，在安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗等方面發(fā)揮了重要作用，設備和網(wǎng)絡表現(xiàn)出了很好的可維護性和可擴展性，鋼坯的產(chǎn)量和質量均有了穩(wěn)步的提高。更為突出的是，工控系統(tǒng)與信息技術的結合，有效地實現(xiàn)了企業(yè)的規(guī)范化管理，帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益。 參考文獻： 1.吳乃優(yōu)等. DeviceNet網(wǎng)絡的通信原理 電氣傳動. 2000.6 2. ControlNet用戶手冊 3. ControlLogix EtherNet 通訊接口模塊用戶手冊 4. 甘永梅等. 現(xiàn)場總線技術及其應用 機械工業(yè)出版社. 2004年5月