摘 要：在原壓艙水提升泵房CompactLogix控制系統和東輔建區泵房ControlLogix控制系統的基礎上使用ControlNet網絡技術，通過RSLogix 5000、RSVIEW32軟件的設置、編輯，實現壓艙水提升泵房的遠程控制，達到提高生產效率，方便設備監控、維護的目的。
關鍵詞：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，于2006年8月開始重載運行，碼頭建設之初便秉承了“節能環保”的理念，投入大量資金用于環保設施的建設。壓艙水回收系統作為公司環保設施的一部分，肩負著回收來港船舶壓艙水并為灑水系統提供水源的任務。壓艙水回收系統拓展了灑水系統淡水來源的渠道，降低了用水成本，從而提高了環保設備—灑水系統的使用率，所以具備了節能和環保的雙重功能，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泵房的4個潷水池，實現船舶壓艙水的回收再利用。泵房共設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，需要專人到現場操作和監視設備的運行情況，影響了壓艙水回收效率，給生產和設備使用、檢修帶來了諸多不便。壓艙水提升泵房現場照片如圖1所示。
圖1：壓艙水提升泵房現場照片
二、遠程控制系統的設計與實現
為了改變壓艙水提升泵房現場操作這種落后的生產模式，提高壓艙水回收效率，決定對壓艙水提升泵房控制系統進行改造。通過建立壓艙水提升泵房控制系統與東輔建區泵房控制系統的ControlNet網絡通訊和軟件程序的編制，實現提升泵房4臺潛水泵，6個電動閥，2臺清水攪拌機的遠程監視和控制，并在上位機畫面中反應出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，這樣提高了生產作業的自動化水平，極大的提升了壓艙水回收效率，方便了設備的使用和維護。
1.原有控制系統情況
壓艙水提升泵房控制系統為CompactLogix System，主機1769－L32C，東輔建區泵房控制系統為ControlLogix System，主機為1756-L55。CompactLogix系統作為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系統為中小型應用系統提供高效的控制解決方案，可以取代現在普遍應用的傳統PLC和多回路控制器，并通過網絡集成伺服控制，實現真正意義上的一體化中小型控制系統。ControlLogix系統在簡單易于使用的環境下，實現了卓越的性能，支持過程密集型的應用和快速運動控制應用。ControlLogix系統多種處理器、多種通訊模塊和I/O可以混合使用，不受限制，不需要處理器執行I/O的橋接和路由，隨著系統的增大，可用網絡把控制分布到另外的機架。ControlLogix系統優點包括，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、網絡和I/O，通用的編程環境和Logix控制引擎，連接到NetLinx開放式網絡結構，I/O模塊種類繁多[1]。
2.改造后遠程控制系統的結構
根據壓艙水提升泵房及東輔建區泵房兩套控制系統的特點，經充分論證，決定采用ControlNet網絡，建立壓艙水提升泵房控制系統與東輔建區泵房控制系統的控制網通訊，通過軟件程序的編制，實現壓艙水提升泵房遠程控制。
ControlNet 網絡是面向關鍵應用地高度穩定、高度確定、安全的I/O網絡，是開放、技術先進的控制網絡，滿足實時性、高吞吐量應用的要求。ControlNet 網絡采用 在工業通訊領域廣為證實的通用工業協議CIP（Common Industrial Protocol, 原控制和信息協議）， 融合了I/O控制和對等通訊的網絡功能，并為這兩種網絡功能提供高速、高性能的網絡通訊。ControlNet網絡的特色為，開放現場總線IEC61158和歐洲標準EN50170，在同一鏈路上完整實現網絡瀏覽、程序上載/下載、診斷、控制器間的互鎖，I/O控制等全部網絡通訊要求，并且不會影響對時間要求較高的I/O數據通訊。靈活的通訊選擇 (同軸電纜、光纜、光纖環網)，介質冗余，支持本質安全（intrinsically-safe）高速的數據吞吐能力（5Mbps恒定網絡速率），優異的 I/O 傳送和控制器間互鎖性能。單個網絡最大支持99個站點，節點間沒有最小距離限制。可選通用介質、柔性介質，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。從網絡上任何節點都可以訪問到控制器和整個網絡，方便進行編程（需通過密碼檢驗）和系統故障排查。支持I/O數據和對等數據的多路發送（Multicast），提升網絡效率。可組態、性能預知、可保證的、可重復的離散和模擬I/O數據網絡刷新性能（支持RPI設定）。生產者/消費者（Producer / Consumer）網絡服務支持您在同一鏈路上完整實現設備組態（configure）、實時控制（control）、信息采集（collect）等全部網絡功能。支持對FF基金會現場總線的集成。
由于壓艙水提升泵房PLC柜與東輔建區泵房的PLC柜之間的敷線距離超過1.5公里，為保證較高的通訊質量，系統采用光纖通訊，因此在壓艙水提升泵房PLC柜和東輔建區泵房的PLC柜中各增加了一套光電轉換裝置，由1756-RPA光纖中繼適配器和1756-RPFM光纖中繼模塊組成。兩系統之間連接示意圖如圖2所示：
圖2：系統連接示意圖
3.控制網絡的設置
原壓艙水提升泵房控制系統為CompactLogix，東輔建區泵房控制系統為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將基于統一的Logix控制引擎, 并使用統一的組態軟件，同時整個Logix集中體現NETLINX的理念，可以在Logix平臺上實現各種控制應用，并可為電子化制造提供現場控制層的可靠基礎。由于CompactLogix、ControlLogix同屬于Logix控制平臺，故采用RSLogix 5000軟件對遠程控制網絡進行了配置。
RSLogix 5000用于Logix產品家族的編程，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，可以大大的節省培訓和開發的時間。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]。
在控制網絡的設置中利用了RSLogix 5000軟件將壓艙水提升泵房CompactLogix系統CPU的FirmWare版本號13刷新到與東輔建區泵房ControlLogix系統CPU的FirmWare版本號15一致，并將將工程文件轉換到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工程文件中I/O系統進行組態，在I/O Configuration中設置1769-L32C的ControlNet Port，在其下的ControlNet網絡中添加東輔建區泵房ControlLogix系統通訊模塊，對CNB/E模塊版本號進行相應設置，并配置好遠程東輔建區泵房ControlLogix系統CPU版本信息。同理，對東輔建區泵房ControlLogix系統進行組態，最終完成遠程控制ContorlNet網絡的配置。
4.遠程控制系統的軟件設計
4.1 PLC程序的設計
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，實現了檢測控制系統之間通信、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，閥的開啟和關閉，泵、攪拌機的啟和停，上位機命令的復位等邏輯控制功能。
4.2 上位機程序的設計
壓艙水提升泵房的上位機程序設計采用了RSView32軟件。RSView32是基于WINDOWS軟件程序，用于創建和運行數據采集，監視及控制的應用程序。RSView32是為在Microsoft Windows2000，Window NT及Windows9x環境下使用而設計的。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及其它第三者產品相結合，從而最大限度地發揮ActiveX，VBA，OLE，ODBC，OPC及DDE技術的功能。
通過上位機程序的開發操作界面，使操作者對泵、閥、攪拌機、設備的遠程就地、設備的手動自動、指示燈和警鈴的狀態顯示以及水池液位的實時顯示一幕了然，對泵、閥、攪拌機等設備的手動、自動控制等操作簡單易行。在此基礎上，還實現了一些如報警、故障復位、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.遠程控制系統的設計實踐中的經驗總結
由于ControlNet網絡的運行狀態對遠程控制系統的使用尤為重要，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“生產者”、“消費者”標簽的建立的基礎上通過邏輯程序的編輯實現了對PLC系統的心跳和模塊的狀態字的監控，進而完成ControlNet網絡的運行狀態的檢測，程序段如圖4所示：
圖4：通訊檢測的邏輯程序段
三、結語
ControlNet網絡在壓艙水提升泵房遠程控制系統的應用一年多來系統穩定，達到了降低操作人員勞動強度，提高使用效率，方便設備的使用監護等目的。控制系統結構的網絡化體現了控制技術的深刻變革，符合了計算機網絡技術的發展的時代背景，是當前控制技術發展與創新的方向與主要潮流。
參考文獻
[1] 鄧李.ControlLogix系統實用手冊[M].北京:機械工業出版社，2008
