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摘 要：在原壓艙水提升泵房CompactLogix控制系統(tǒng)和東輔建區(qū)泵房ControlLogix控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上使用ControlNet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過RSLogix 5000、RSVIEW32軟件的設(shè)置、編輯，實現(xiàn)壓艙水提升泵房的遠程控制，達到提高生產(chǎn)效率，方便設(shè)備監(jiān)控、維護的目的。
關(guān)鍵詞：CompactLogix ControlLogix ControlNet RSLogix 5000 RSView32 遠程控制

The ControlNet network in the ballast promotes in the pump house remote control system's application

Shenhua Tianjin coal terminal Co.Ltd     Song Yumin

Abstract：In the original ballast promotes the pump house CompactLogix control system and east auxiliary constructs in the area pump house ControlLogix control system's foundation to use the ControlNet networking, through RSLogix 5000, RSVIEW32 software's establishment, the edition, realizes the ballast to promote the pump house the remote control, achieves the enhancement production efficiency, convenient equipment monitoring, maintenance goal.
Key words: CompactLogix；ControlLogix；ControlNet；RSLogix 5000；RSView32；Remote control
 
一、項目背景
      神華天津煤炭碼頭坐落于天津濱海新區(qū)，于2006年8月開始重載運行，碼頭建設(shè)之初便秉承了“節(jié)能環(huán)保”的理念，投入大量資金用于環(huán)保設(shè)施的建設(shè)。壓艙水回收系統(tǒng)作為公司環(huán)保設(shè)施的一部分，肩負著回收來港船舶壓艙水并為灑水系統(tǒng)提供水源的任務(wù)。壓艙水回收系統(tǒng)拓展了灑水系統(tǒng)淡水來源的渠道，降低了用水成本，從而提高了環(huán)保設(shè)備—灑水系統(tǒng)的使用率，所以具備了節(jié)能和環(huán)保的雙重功能，對于碼頭運營意義重大。
       壓艙水提升泵房作為壓艙水回收系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將壓艙水池回收的船舶壓艙水再次提升至東輔建區(qū)泵房的4個潷水池，實現(xiàn)船舶壓艙水的回收再利用。泵房共設(shè)4臺潛水泵，6個電動閥，2臺清水攪拌機和1套液位檢測裝置，前期施工基本完成就地自動回收壓艙水的功能。提升泵房位于堆場東北側(cè)室外布置，操作時受天氣情況影響較大且距離值班人員較遠，在回收壓艙水的過程中，需要專人到現(xiàn)場操作和監(jiān)視設(shè)備的運行情況，影響了壓艙水回收效率，給生產(chǎn)和設(shè)備使用、檢修帶來了諸多不便。壓艙水提升泵房現(xiàn)場照片如圖1所示。
 

圖1：壓艙水提升泵房現(xiàn)場照片

二、遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
      為了改變壓艙水提升泵房現(xiàn)場操作這種落后的生產(chǎn)模式，提高壓艙水回收效率，決定對壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)進行改造。通過建立壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)與東輔建區(qū)泵房控制系統(tǒng)的ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊和軟件程序的編制，實現(xiàn)提升泵房4臺潛水泵，6個電動閥，2臺清水攪拌機的遠程監(jiān)視和控制，并在上位機畫面中反應(yīng)出5個浮球液位計動作及壓艙水池水位的變化情況，并提供實時的報警信息，這樣提高了生產(chǎn)作業(yè)的自動化水平，極大的提升了壓艙水回收效率，方便了設(shè)備的使用和維護。
1.原有控制系統(tǒng)情況
      壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)為CompactLogix System，主機1769－L32C，東輔建區(qū)泵房控制系統(tǒng)為ControlLogix System，主機為1756-L55。CompactLogix系統(tǒng)作為Logix集成控制平臺的重要組成部分，采用與ControlLogix一脈相承的Logix多功能控制引擎。CompactLogix系統(tǒng)為中小型應(yīng)用系統(tǒng)提供高效的控制解決方案，可以取代現(xiàn)在普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)PLC和多回路控制器，并通過網(wǎng)絡(luò)集成伺服控制，實現(xiàn)真正意義上的一體化中小型控制系統(tǒng)。ControlLogix系統(tǒng)在簡單易于使用的環(huán)境下，實現(xiàn)了卓越的性能，支持過程密集型的應(yīng)用和快速運動控制應(yīng)用。ControlLogix系統(tǒng)多種處理器、多種通訊模塊和I/O可以混合使用，不受限制，不需要處理器執(zhí)行I/O的橋接和路由，隨著系統(tǒng)的增大，可用網(wǎng)絡(luò)把控制分布到另外的機架。ControlLogix系統(tǒng)優(yōu)點包括，適合順序、過程、傳動和運動控制的模塊化、高性能控制平臺，不加限制地混合多個處理器、網(wǎng)絡(luò)和I/O，通用的編程環(huán)境和Logix控制引擎，連接到NetLinx開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，I/O模塊種類繁多[1]。
2.改造后遠程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
     根據(jù)壓艙水提升泵房及東輔建區(qū)泵房兩套控制系統(tǒng)的特點，經(jīng)充分論證，決定采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，建立壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)與東輔建區(qū)泵房控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)通訊，通過軟件程序的編制，實現(xiàn)壓艙水提升泵房遠程控制。
      ControlNet 網(wǎng)絡(luò)是面向關(guān)鍵應(yīng)用地高度穩(wěn)定、高度確定、安全的I/O網(wǎng)絡(luò)，是開放、技術(shù)先進的控制網(wǎng)絡(luò)，滿足實時性、高吞吐量應(yīng)用的要求。ControlNet 網(wǎng)絡(luò)采用 在工業(yè)通訊領(lǐng)域廣為證實的通用工業(yè)協(xié)議CIP（Common Industrial Protocol, 原控制和信息協(xié)議）， 融合了I/O控制和對等通訊的網(wǎng)絡(luò)功能，并為這兩種網(wǎng)絡(luò)功能提供高速、高性能的網(wǎng)絡(luò)通訊。ControlNet網(wǎng)絡(luò)的特色為，開放現(xiàn)場總線IEC61158和歐洲標準EN50170，在同一鏈路上完整實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、程序上載/下載、診斷、控制器間的互鎖，I/O控制等全部網(wǎng)絡(luò)通訊要求，并且不會影響對時間要求較高的I/O數(shù)據(jù)通訊。靈活的通訊選擇 (同軸電纜、光纜、光纖環(huán)網(wǎng))，介質(zhì)冗余，支持本質(zhì)安全（intrinsically-safe）高速的數(shù)據(jù)吞吐能力（5Mbps恒定網(wǎng)絡(luò)速率），優(yōu)異的 I/O 傳送和控制器間互鎖性能。單個網(wǎng)絡(luò)最大支持99個站點，節(jié)點間沒有最小距離限制。可選通用介質(zhì)、柔性介質(zhì)，多種防護方式，滿足阻燃型、地埋型、架空型、鎧裝型、防腐型安裝要求。從網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點都可以訪問到控制器和整個網(wǎng)絡(luò)，方便進行編程（需通過密碼檢驗）和系統(tǒng)故障排查。支持I/O數(shù)據(jù)和對等數(shù)據(jù)的多路發(fā)送（Multicast），提升網(wǎng)絡(luò)效率?？山M態(tài)、性能預(yù)知、可保證的、可重復(fù)的離散和模擬I/O數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)刷新性能（支持RPI設(shè)定）。生產(chǎn)者/消費者（Producer / Consumer）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持您在同一鏈路上完整實現(xiàn)設(shè)備組態(tài)（configure）、實時控制（control）、信息采集（collect）等全部網(wǎng)絡(luò)功能。支持對FF基金會現(xiàn)場總線的集成。
       由于壓艙水提升泵房PLC柜與東輔建區(qū)泵房的PLC柜之間的敷線距離超過1.5公里，為保證較高的通訊質(zhì)量，系統(tǒng)采用光纖通訊，因此在壓艙水提升泵房PLC柜和東輔建區(qū)泵房的PLC柜中各增加了一套光電轉(zhuǎn)換裝置，由1756-RPA光纖中繼適配器和1756-RPFM光纖中繼模塊組成。兩系統(tǒng)之間連接示意圖如圖2所示：
  

 
圖2：系統(tǒng)連接示意圖
3.控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置
      原壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)為CompactLogix，東輔建區(qū)泵房控制系統(tǒng)為ControlLogix 。無論是適合OEM控制的CompactLogix，還是集離散、過程、運動、傳動控制于一身的ControlLogix，均是具有新一代控制理念的Logix控制平臺。所有的Logix將基于統(tǒng)一的Logix控制引擎, 并使用統(tǒng)一的組態(tài)軟件，同時整個Logix集中體現(xiàn)NETLINX的理念，可以在Logix平臺上實現(xiàn)各種控制應(yīng)用，并可為電子化制造提供現(xiàn)場控制層的可靠基礎(chǔ)。由于CompactLogix、ControlLogix同屬于Logix控制平臺，故采用RSLogix 5000軟件對遠程控制網(wǎng)絡(luò)進行了配置。
      RSLogix 5000用于Logix產(chǎn)品家族的編程，是純32位的，極具靈活性和易用型的PLC編程工具軟件，擁有具易用性的操作界面，可以大大的節(jié)省培訓(xùn)和開發(fā)的時間。軟件除了編程以外，還提供了超強的診斷功能和可靠的通訊[1]。
      在控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置中利用了RSLogix 5000軟件將壓艙水提升泵房CompactLogix系統(tǒng)CPU的FirmWare版本號13刷新到與東輔建區(qū)泵房ControlLogix系統(tǒng)CPU的FirmWare版本號15一致，并將將工程文件轉(zhuǎn)換到15版，確保了雙方能夠通訊。
      通過RSLogix 5000對壓艙水提升泵房控制系統(tǒng)工程文件中I/O系統(tǒng)進行組態(tài)，在I/O Configuration中設(shè)置1769-L32C的ControlNet Port，在其下的ControlNet網(wǎng)絡(luò)中添加?xùn)|輔建區(qū)泵房ControlLogix系統(tǒng)通訊模塊，對CNB/E模塊版本號進行相應(yīng)設(shè)置，并配置好遠程東輔建區(qū)泵房ControlLogix系統(tǒng)CPU版本信息。同理，對東輔建區(qū)泵房ControlLogix系統(tǒng)進行組態(tài)，最終完成遠程控制ContorlNet網(wǎng)絡(luò)的配置。
4.遠程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
4.1 PLC程序的設(shè)計
       壓艙水提升泵房的PLC程序利用RSLogix 5000編程軟件進行了邏輯編輯，實現(xiàn)了檢測控制系統(tǒng)之間通信、對浮球信號進行防抖動處理，閥、泵、攪拌機的故障判斷，一號泵與二號泵選擇切換，閥的開啟和關(guān)閉，泵、攪拌機的啟和停，上位機命令的復(fù)位等邏輯控制功能。
4.2 上位機程序的設(shè)計
        壓艙水提升泵房的上位機程序設(shè)計采用了RSView32軟件。RSView32是基于WINDOWS軟件程序，用于創(chuàng)建和運行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)視及控制的應(yīng)用程序。RSView32是為在Microsoft Windows2000，Window NT及Windows9x環(huán)境下使用而設(shè)計的。它的工具可供建立所有人機界面的外觀,包括實時動畫圖形顯示,趨勢及警報匯總．RSView32容易與Rockwell Software，Microsoft及其它第三者產(chǎn)品相結(jié)合，從而最大限度地發(fā)揮ActiveX，VBA，OLE，ODBC，OPC及DDE技術(shù)的功能。
       通過上位機程序的開發(fā)操作界面，使操作者對泵、閥、攪拌機、設(shè)備的遠程就地、設(shè)備的手動自動、指示燈和警鈴的狀態(tài)顯示以及水池液位的實時顯示一幕了然，對泵、閥、攪拌機等設(shè)備的手動、自動控制等操作簡單易行。在此基礎(chǔ)上，還實現(xiàn)了一些如報警、故障復(fù)位、警鈴啟停、清洗程序手動控制、液位顯示及趨勢圖功能、浮球狀態(tài)顯示等輔助功能。上位機操作畫面如圖3所示：
 

圖3：上位機操作畫面
5.遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計實踐中的經(jīng)驗總結(jié)
      由于ControlNet網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)對遠程控制系統(tǒng)的使用尤為重要，所以在PLC程序中增加了通訊檢測的邏輯程序段，在對控制程序中“生產(chǎn)者”、“消費者”標簽的建立的基礎(chǔ)上通過邏輯程序的編輯實現(xiàn)了對PLC系統(tǒng)的心跳和模塊的狀態(tài)字的監(jiān)控，進而完成ControlNet網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)的檢測，程序段如圖4所示：
 
 

圖4：通訊檢測的邏輯程序段

三、結(jié)語
       ControlNet網(wǎng)絡(luò)在壓艙水提升泵房遠程控制系統(tǒng)的應(yīng)用一年多來系統(tǒng)穩(wěn)定，達到了降低操作人員勞動強度，提高使用效率，方便設(shè)備的使用監(jiān)護等目的?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化體現(xiàn)了控制技術(shù)的深刻變革，符合了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展的時代背景，是當前控制技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的方向與主要潮流。

參考文獻
[1] 鄧李.ControlLogix系統(tǒng)實用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008