ABB MasterBus 300系统中的HPC通讯的应用
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摘 要： 通过莱钢abb 系统为实例，介绍如何在ABB masterbus 300系统应用HPC通讯。通过构建此系统的硬件配置、软件设计和故障判断的方法来实现系统的功能和使用。系统运行结果表明，通过此办法解决通讯故障切实有效，且系统运行稳定。
关键词： ABB MasterBus；HPC；负载；通讯
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220127－02
1 系统概述
莱钢中小型棒材生产线自控系统由ABB MASTER系统组成。系统采用AC450基础控制系统、800XA显示控制系统、高速安全通信技术和现代控制理论，形成了以现场控制站MP系列和本地、远程I/O系列、操作员站（Master View系列）、工程师站（Master Aid系列）、信息管理系统站（Advant Station系列）、计算机和网络接口站（Master Gate系列）、计算机网络（Master Bus系列）和其它计算机通信设备为基础的，物理位置分散、系统功能分散、控制功能分散以及操作显示管理集中的过程控制、过程决策管理的大型智能网络。ABB的MASTER网络是一个由ABB MASTER DCS中各种结点联结在一起的局域网，MV、MP和MG在ABB MASTER系统中都作为通讯结点。ABB MASTER的通信网络结构分三层：信息管理网络、控制网络、现场总线网络。
其中High Performance Communication是MB300系统中应用在系统站间通讯的一种高速通讯方式。采用hpc通信可以取代原ABB系统中的DS通信，可以大大提高RMC控制器节点间的数据更新频率，使控制程序能够更加接近实时地跟踪并控制生产过程；同时降低因DS通信对控制器CPU产生的较大负荷，使控制器地运行更加稳定。
2.1 HPC通讯网络系统
中小型轧钢系统共分成RMC1、RMC2、RMC52、RMC3、RMC4、RMC5、RMC6以及RMC7站点，均依附在MB300主网络上，其中控制轧线粗中精轧设备以及液压的RMC2、RMC52和RMC3的AC450 CPU共同使用一块机架，采用背板通讯技术进行3个站的数据交换。RMC5系统主要控制的设备是轧线飞剪以及裙板等，因此RMC5站点同RMC2、RMC52、RMC3之间存有大量实时的数据交换。原先系统通过DS通讯的方式进行数据交换，但会引起CPU的负荷增加，数据量过大时还可能引起系统负荷激增，影响生产进行。而通过HPC通讯将位于不同机架的两个节点利用专门的PC元素进行点对点或广播通信时，HPC通信所产生的CPU负荷只有MB300通信负荷的1/20，容许节点间通信的数据收发周期快至5ms而不会产生CPU负荷问题。
HPC通讯的组成如下图：
在AC450的机架中，CS513板安装于SC560母板之上，通过AUI的接口电缆ABBTK576V150进行链接，通过Hirschmann AUI-RJ45接口转换器，将分段网络链接到交换机上进行通讯，同时也预留了其它通讯的接口。
2.2 CS513通讯适配板设置
CS513是一块小型通讯网络适配板，其可以插在例如SC510、SC520、SC560等不同的母板上。CS513通讯板包含有完整的本地通讯控制地址设定，这些设定遵从标准的IEEE 802.3定义的物理层通讯规定。
模版上面的3个拨码开关S1、S2、S3分别用于对网络号、节点号、协议号的设置，其中的S1低四位用于设置主/从站的选择，高四位用于设置协议号，S2用于设置节点号，S3用于设置网络号。
主板上有四个灯可以用来进行状态显示，分别是故障灯，运行灯，发送信息灯和接收信息灯。
控制器站通过系统讯息来报告更详细得错误和其它类似事件，对于这类错误，系统在许多情况下，还提供了额外的诊断信息，以显示问题到底是如何产生得。这些诊断信息，可以帮助技术人员详细分析网络产生的问题，并找到相应的解决方法。其显示信息的构成如下：
001（网络）023（节点）S02（从站）13:25:09（信息发生的时间）17（MTYPE）3(代码)CXNM910（任务）H´（地址）xx（数据1）yyyyyyyy（数据2）。
2.3 接口电缆ABB TK576V150
ABB专用电缆，两端为15针的AUI接口。
2.4 AUI转换口
本系统的所用的转接头是Hirschmann生产的Mini-UTDE-RJ45产品，一端为15针的SUB-D接头，一端为8针的屏蔽RJ45接头。其遵从IEEE802.3 10BASE-T规定，提供了网络自适应功能，在双绞线接线出现混乱的时候，能够自动纠正RD-和RD+，即接收发送的通道。提供通讯基本状态的判断功能和显示功能。如果电源正常则电源显示的绿灯亮。当其检测到网络中出现通讯数据碰撞时，红色的故障灯将发出显示。当数据正常的时候，表示通讯的发送和接收正在进行的2个黄色灯能够正常工作。
3 HPC通讯软件设定
HPC通讯参数的设定主要分成网络通讯卡设定，以及数据传输设定。分别应用了ABB AC450系统集成的DB元素和PC元素。
3.1 DB元素LAN
DB元素LAN当中，集成了通讯卡CS513的系统信息和相关信息，其中错误代码可以在ERRTYPE端子显示出来，见DB元素LAN。
通过这个DB元素，可以了解到模板设置的几个重要参数，比如：
NAME：DB元素的唯一标识名；
SUBPOS：通讯卡在母板的位置；
ERRTYPE：错误代码类型；
IMPL：DB元素运行状态，1表示运行，0表示停止；
ERR：错误代码；
NET：网络号；
NODE：节点号等等；
PROTOCOL：通讯协议；
LAN Db元素的设定在硬件系统组态时进行设定，必须和硬件的结构相同。
3.2 系统通讯数据设定
HPC可以组建一个局域网（局域网），用于连接不同ABB Master RMC的节点。此信息传递过程可以分成HPC发送和HPC接收两种，分别采用HPC-RD和HPC-WR.在调用这些PC元素的时候，首先要进行传输数据类型的设定，他们都可以进行布尔量、整数量、长整数量、实数量以及数组形式的数据传递，但是必须将传输数据的总长度控制在970个字节以内。其次必须将节点以及通道等参数进行设定。在实际的应用中，常将布尔型的数据整合成整数形式，由发送方进行输出，并在接受后将其解码以供使用。两个PC元素的设定基本差不多，数据也要相互对应。
3.2.1 HPC-RD的使用
HPC-RD元素功能是进行通讯数据的读取，其结构如下：
在程序中的调用方式为HPC-RD(C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9)，上文曾提到此元素的数据设定必须小于970字节，可以通过以下的公式进行计算：
2(C1+C2)+4(C3+C4)+X(C6*C7)+C8*C9
如果C5=B，I或者T：X=2
如果C5=IL，R或者TR：X=4
这些参数中，C1表示布尔型数据的数量
C2表示整数型数据的数量
C3表示长整数型数据的数量
C4表示实数型数据的数量
C5表示数组数据中的数据类型
C6表示在组数据中的位置数
C7表示数组型数据的数量
C8表示字符型数组的数量
C9表示数组输入数量
根据实际设计需要，可以将所要传递的数据进行分类，设好参数，便于传递。
在数据确定之后，需要对数据传送的参数进行设定，重要设定的参数包括有：
SRC-NETW来源网络的编号；
SRC-NODE来源节点号；
BRD-NODE模板系统号；
CH-INDENT通道标识，IDENT是系统使用的唯一识别符，IDENT在相应发送接收节点中必须相等，而且在双方节点中必须唯一；
ERRCODE错误代码；ERR错误标识；
VALID有效数据判断。
在一个控制器中的NET和NODE必须设置为对方控制器的网络和节点号，IDENT、SOURCE、NET和NODE一起形成一个唯一的识别符。
这些设定完成后，就可以进行数据的录入了，将相应的数据连接到相应的管脚就可以了。HPC-RD元素工作的时候，一般通过其ERRCODE 错误代码进行状态的判断。
利用故障代码所传送的信息，可以纠正设计HPC通讯时的不匹配参数，也可以进行问题出现后的故障诊断信息。
3.2.2 HPC-WR的使用
HPC-WR同HPC-RD成组配套使用，其结构图如下：
参数设定同HPC-RD相差不大，关键在于数据的一致性以及网络等标示的确定。当出现问题的时候，也可以根据HPC-WR所提供的故障代码进行分析和修正。
4 HPC应用效果
中小型原MP200系统在采用DS通讯方式时，大量的数据处理交付给CPU，导致系统负载居高不下。通过使用AC450处理器，同时使用HPC通讯方式，大大减少了CPU的处理数据，降低了特殊站点剑数据传输对于整个网络通讯的影响。通讯故障的问题得到了完善得解决。并为中小型棒材轧线进一步完善系统功能，提高作业率提供了扩展的空间。
参考文献：
[1]《Advant Controller 450 *2.3 User's Guide》,ABB.
[2]《MasterNet User's Guide》,ABB.
作者简介：
陈向峰（1979-），男，汉族，山东省莱芜人，工学学士，工程师，研究方向：ABB和SIEMENS PLC系统的维护、设计和调试。