1.引言
隨著制造業領域競爭的加劇，各大廠商紛紛引入CIMS、ERP等管理系統，試圖提高企業的管理水平，對原料采購、產品制造、銷售、服務等環節進行標準化、信息化、科學化的管理，從而提高企業的競爭力。隨著計算機及網絡技術的高速發展，目前就諸多信息管理系統本身而言都比較成熟和完善。但是，為何ERP系統實施的成功率較低，總結其原因主要歸結為企業的基礎管理比較薄弱，對各種基本數據的采集與溝通存在壁壘，尤其在傳統制造業企業中，由于采用了諸多不同種類的控制和數據通訊系統，使得其控制信息的集成變得困難，不能滿足管理層對信息數據的采集要求。
可見，為了推進企業的信息化進程，首先就需要解決控制信息的集成問題，讓工廠自動化與信息自動化。辦公自動化齊頭并進，營造全方位的自動化企業。本文正是基于這一點，以NetLinx架構為例，闡述其在企業控制信息集成中的應用。
2.NetLinx架構的基本特征
隨著網絡技術發展和眾多現場總線產品的普及，在企業的控制系統中需要將所有設備。儀表的信息集成在一起，實現企業設備層�？刂茖优c信息層的數據交換與共享NetLinx架構這一概念由羅克韋爾自動化所提出，其目的是要建立一個能夠包含上述三個層面的無縫數據集成開放架構，NetLinx一詞即為Net(網絡）和Linx(開放式連接）的組合。
2.1 架構中的網絡協議
在NetLinx架構中，根據不同設備對網絡的不同要求，可以直接采用的通訊網絡有DeviceNet設備網、ControINet控制網和EtherNet/IP工業以太網。為了實現信息在網絡間的無縫路由和集成，在網絡應用層中采用了統一的協議，即控制和信息協議（CIP）通過該協議，使得在NetLinx架構中的信息服務無物理介質無關，如圖1所示。
NetLinx與傳統的數據采集方式相比，具有突出的優點，對于時間有苛刻要求的數據，如遠程I/O數據，采用“控制”協議進行傳輸，可以按照嚴格的時間間隔要求獲取采樣數據，并可以通過生產者/消費者通訊模式有效地提高網絡使用效率%對于沒有苛刻時間要求的數據，如在設備組態、診斷應用中則采用“信息”協議進行數據傳輸，并可以完成其他基于CIP協議的數據路由。
圖1 CIP協議模型
2.2 以ControlLogix為核心的NetLinx架構
ControlLogix系統是羅克韋爾自動化控制產品中功能最為強大的一個系列，它將順序控制、過程控制和運動控制結合在一起，形成了一個混合型的控制平臺，因而已經超出了傳統意義上的可編程邏輯控制器。由于其才采用了ControlLogix無源背板總線，它的框架背板就相當于一個高速網絡，連接不同網絡的通訊模塊在這個框架上有了共同的信息通道，這時即便沒有處理器的參與，ControlLogix系統也能作為一個網橋，完成不同網絡間的信息路由和共享，而且不用編程，從根本上提高了數據采集的效率。
3.NetLinx架構的三層網絡模式
NetLinx架構最為顯著的特點就是采用三層網絡滿足不同設備對網絡功能的要求。如圖2所示即為NetLinx架構的三層網絡模式。可見ControlLogix系統為NetLinx架構的中樞，DeviceNet、ControlNet、EtherNet構成的三層網絡是它的神經。
圖2 NetLinx架構的三層網絡模型
3.1 基于DeviceNet的設備層
DeviceNet作為現場總線技術的開業開放標準網絡，實現了現場設備與控制系統的簡單連接，由于它采用公開的技術規范和常規的CAN線芯片器件，使得基于DeviceNet的設備成本較低。DeviceNet有兩種報文形式，I/O報文用于傳輸實時數據；顯性報文則適合不同設備之間點對點傳輸配置和故障診斷信息。DeviceNet作為NetLinx的一部分,其數據能夠在整個DeviceNet網絡系統中進行無縫路由。例如，以太網上的計算機無需其他編程就可以經由以太網絡訪問DeviceNet對DeviceNet網絡上的設備進行組態和監控。這極大地方便了上位機對現場設備的數據采集。
3.2 基于ControlNet的控制層
作為IEC國際標準的現場總線，ControlNet能夠提供強大的網絡通訊功能，在控制器與現場監測設備、人機界面之間建立起了一個穩定、可靠的高速通信鏈路。對于ControlNet的網絡介質存取，是通過時間限制存取算法來控制，即“并行時域多路存取”（Concurrent Timed Domain Multiple Access 編寫為CTDMA)方法來控制各個節點在網絡刷新時間(NUT)內傳送信息的機會，用戶可對網絡刷新時間進行調節,最小可達2ms。
在ControlNet上的設備主要有ControlLogix控制器、Flex柔性I/O變頻器、人機界面等設備，這些設備共同的特點就是要求傳送的數據量比較大，可靠性高，對時間有苛刻要求，因此ControlNet網絡的成本也較DeviceNet高。
3.3 基于以太網的信息層
以太網作為商用通訊系統中最為常見的通訊形式有著極好的硬件、軟件平臺支持。絕大多數商務系統都可以運行于以太網上，其網絡構建成本也低于DeviceNet和ControlNet因此在控制系統中得到了廣泛的應用。但是，以太網也有自身的缺陷，由于其采用CSMA/CD介質存取方式，不可避免的會出現數據延遲，因而不能直接用于傳輸對時間有苛刻要求的數據，但是對于諸如編程、設備組態、系統監控等應用來說，完全可以滿足要求。由于計算機接入以太網只需要廉價的網卡即可，因而在NetLinx架構中，計算機通過以太網對其他網絡進行訪問的接入成本是最低的。
4.NetLinx架構的數據接口
在NetLinx架構的數據接口具有多樣性，通過RSLinx通訊軟件同時實現了硬件驅動和軟件接口兩個種功能。通過RSLinx計算機能夠與任何NetLinx網路中的設備建立連接，并將為應用軟件提供豐富的數據接口，如羅克韋爾自身軟件產品的數據接口以及OPC、DDE等標準數據接口。通過入RSLinx，當硬件設備升級的時候只需要在RSLinx中加載新的驅動程序。而不需對上層軟件進行升級。
NetLinx架構內不僅包括硬件設備，同時它還包括相應的數據處理軟件。RSSql軟件便是控制系統與企業數據庫相互連接的橋梁。其結構模型如圖3所示。
圖3 RSSql數據處理軟件模型
控制區的數據來源可以是基于羅克韋爾軟件平臺的RSSql驅動程序RSView人機界面監控系統。也可以采用OPC、DDE方式獲取第三方設備的數據。企業數據區主要是微軟SQL數據庫、Oracle數據庫、RSSql數據源等信息系統ODBC在其中起的作用就是按照預先設定的數據交換策略實現兩個區域數據的互聯互通。同時還提供了數據緩沖、數據壓縮的功能。從而使用戶不再需要編制復雜的程序就能實現高效率、高可靠性的數據集成。
5.基于NetLinx架構的數據分析平臺
企業控制信息集成的目的在于對這些來自于生產現場的數據進行分析，配合其CIMS、ERP系統，為生產決策提供依據RSBizware是基于NetLinx架構的商務分析軟件包，其中Historian模塊提供對生產過程數據的集中分析和提煉。提供各種報表，用于生產質量的監控和比較；Plant Metrics 模塊通過監視現場設備，計算和統計設備的利用效率值，為設備維護、安排生產任務提供了依據Compliance Tranck標準管理系統用于在企業內按照ISO9000等標準進行生產。并為審計提供數據依據；Scheduler生產計劃模塊可用于安排生產，跟蹤訂單處理進度；Arena仿真系統模塊可用于仿真各種因素對生產過程的影響。對生產流程進行改進，從而提高生產效率。
6.結論
企業控制信息的集成工作是一項復雜的系統工程。所涉及的方面包括現場設備、通訊網絡、傳輸協議、信息處理平臺�？刂菩畔⒓傻膶嵸|就是要實現控制數據的共享，建立一套自下而上的傳輸平臺’基于這一點，NetLinx架構中的硬件和軟件。充分利用了其協議的透明性、開放性以及與第三方產品的互操作性。實現了控制數據與信息系統的無縫集成。為企業有效地推動CIMS、ERP等管理系統奠定了堅實的基礎。
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本文標題：基于NetLinx架構的企業控制信息集成
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