現代港口物流系統的監控及網(wǎng)絡(luò )通信

注 ： --OLM 光纖鏈路模塊

圖2 控制系統結構圖

4 監控系統的通訊網(wǎng)絡(luò )

在工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其是大型企業(yè)(如港口碼頭)的控制系統將是一個(gè)功能多樣而完善的通訊網(wǎng)絡(luò )，不但具有控制信號的采集、傳輸、控制輸出，還要具有故障報警、信息查詢(xún)、打印輸出、視頻監控等功能。這樣一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )還必須具有與企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò )甚至國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )相連的接口，以備將來(lái)實(shí)現整個(gè)企業(yè)內部的信息交互或遠程診斷功能?；谶@些要求，該工業(yè)過(guò)程控制系統采用雙環(huán)容錯光纖網(wǎng)絡(luò )構成企業(yè)局域網(wǎng)的超干網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )性能要求傳輸速率達到10Mbps。

中控室PLC主站是系統控制站的信息處理中心。它的主要功能是將其它遠程PLC從站采集到的數據進(jìn)行處理與存儲，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )送到各操作員站或工程師站的顯示屏上進(jìn)行顯示;同時(shí)，接受操作員站或工程師站的操作指令進(jìn)行處理后發(fā)送到PLC從站。

PLC主站主要由2套互為熱備份的S7-400H型PLC控制器組成，這是SIMATIC系列產(chǎn)品中性能最高、可靠性最好的一種PLC控制器。每個(gè)PLC控制器均設有1個(gè)PS407電源模塊、一個(gè)CPU-416H中央處理器模塊和一個(gè)CP443-1工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，它們安裝在一個(gè)特殊緊湊的UR2-H機架上。這兩個(gè)CPU模塊上各插有Syne(同步)模塊，并通過(guò)光纜相互連接，實(shí)現了2個(gè)PLC控制器的相互數據通訊。在系統運行過(guò)程中，2個(gè)PLC 控制器能自動(dòng)更新數據，確保數據的一致性。當某個(gè)PLC控制器出現故障時(shí)，另一個(gè)PLC控制器能自動(dòng)在中斷處接管后續所有信息處理工作，不會(huì )丟失任何數據，保證了系統正常運行及與上位中控室計算機的通訊。

中控室S7-400H型主站的2個(gè)CPU模塊上各有1個(gè)PROFIBUS-DP通訊接口，它們通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )與遠程PLC從站相連接;遠程PLC 選用S7-200，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)與現場(chǎng)分布式I/O進(jìn)行單工通訊，對現場(chǎng)設備進(jìn)行信號的處理與控制。分布式I/O采用SIEMENS的ET200S。ET200S系統具有較好的診斷功能。不僅模塊上的狀態(tài)和故障指示燈可提供當前運行狀態(tài)信息，而且模塊中的每個(gè)通道都能自動(dòng)生成清晰的文本信息，這些信息，如傳感器連線(xiàn)的短路或開(kāi)路等故障信息，可通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )送到系統主站，在系統操作員或工程師站的顯示屏上進(jìn)行告警提示，以便及時(shí)處理。

每個(gè)PLC主站通過(guò)CP443-1工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊連接的雙重容錯高速工業(yè)以太網(wǎng)與操作員計算機和工程師計算機相連。這樣冗余連接的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，當系統某一網(wǎng)絡(luò )通道發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)激活另一網(wǎng)絡(luò )通道，以確保系統通訊的可靠性。PLC主站具有自診斷功能，系統在錯誤對過(guò)程產(chǎn)生影響前就可探測錯誤并發(fā)出警報。通過(guò)擴展的PROFIBUS-DP診斷功能可以對故障進(jìn)行快速定位，診斷信息在總線(xiàn)上傳輸并由主站采集。

本地PLC主站與遠程PLC從站之間以及各遠程PLC從站之間的室外通訊電纜采用多模光纖電纜，這樣不僅可預防雷擊，而且具有可靠的抗靜電、抗磁場(chǎng)干擾能力。選用先進(jìn)的OLM/S4光鏈路轉換器，各PLC控制器間形成環(huán)形的光纖網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了室外通訊網(wǎng)絡(luò )的容錯設計，光纖中的任意一根出現故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò )通訊均不會(huì )中斷，并能及時(shí)進(jìn)行故障告警，進(jìn)一步提高了系統網(wǎng)絡(luò )通訊的可靠性。

5、結束語(yǔ)

本方案技術(shù)先進(jìn)，結構簡(jiǎn)單。S7-400與分布式I/O ET200S功能強、體積小，因此控制柜內部結構簡(jiǎn)單，便于檢查與維修。使用了PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)，減少了電纜的鋪設量，實(shí)現了數字通信，提高了數據傳送精度。所有部件在運行過(guò)程中都能熱插拔，在更換CPU模塊時(shí)，系統將自動(dòng)更新為當前程序和數據，因此系統具有很好的聯(lián)機維修功能。

該控制網(wǎng)絡(luò )系統以獨立的、單體的、分散的測量與控制設備為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，以現場(chǎng)總線(xiàn)為紐帶，并把它們連接成為可以互相溝通信息，共同完成自動(dòng)化控制任務(wù)的控制與網(wǎng)絡(luò )系統。具備高度的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性，系統容錯性能好。易于實(shí)現與信息網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)和集成，從而為管理信息網(wǎng)絡(luò )系統和自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )系統的一體化集成奠定了基礎。