ControlNet网络在港口压舱水提升泵房远程控制系统中的应用

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、项目背景
      神华天津煤炭码头坐落于天津滨海新区，于2006年8月开始重载运行，码头建设之初便秉承了“节能环保”的理念，投入大量资金用于环保设施的建设。压舱水回收系统作为公司环保设施的一部分，肩负着回收来港船舶压舱水并为洒水系统提供水源的任务。压舱水回收系统拓展了洒水系统淡水来源的渠道，降低了用水成本，从而提高了环保设备—洒水系统的使用率，所以具备了节能和环保的双重功能，对于码头运营意义重大。
       压舱水提升泵房作为压舱水回收系统的重要组成部分，其作用是将压舱水池回收的船舶压舱水再次提升至东辅建区泵房的4个滗水池，实现船舶压舱水的回收再利用。泵房共设4台潜水泵，6个电动阀，2台清水搅拌机和1套液位检测装置，前期施工基本完成就地自动回收压舱水的功能。提升泵房位于堆场东北侧室外布置，操作时受天气情况影响较大且距离值班人员较远，在回收压舱水的过程中，需要专人到现场操作和监视设备的运行情况，影响了压舱水回收效率，给生产和设备使用、检修带来了诸多不便。压舱水提升泵房现场照片如图1所示。
 

图1：压舱水提升泵房现场照片

二、远程控制系统的设计与实现
      为了改变压舱水提升泵房现场操作这种落后的生产模式，提高压舱水回收效率，决定对压舱水提升泵房控制系统进行改造。通过建立压舱水提升泵房控制系统与东辅建区泵房控制系统的ControlNet网络通讯和软件程序的编制，实现提升泵房4台潜水泵，6个电动阀，2台清水搅拌机的远程监视和控制，并在上位机画面中反应出5个浮球液位计动作及压舱水池水位的变化情况，并提供实时的报警信息，这样提高了生产作业的自动化水平，极大的提升了压舱水回收效率，方便了设备的使用和维护。
1.原有控制系统情况
      压舱水提升泵房控制系统为CompactLogix System，主机1769－L32C，东辅建区泵房控制系统为ControlLogix System，主机为1756-L55。CompactLogix系统作为Logix集成控制平台的重要组成部分，采用与ControlLogix一脉相承的Logix多功能控制引擎。CompactLogix系统为中小型应用系统提供高效的控制解决方案，可以取代现在普遍应用的传统PLC和多回路控制器，并通过网络集成伺服控制，实现真正意义上的一体化中小型控制系统。ControlLogix系统在简单易于使用的环境下，实现了卓越的性能，支持过程密集型的应用和快速运动控制应用。ControlLogix系统多种处理器、多种通讯模块和I/O可以混合使用，不受限制，不需要处理器执行I/O的桥接和路由，随着系统的增大，可用网络把控制分布到另外的机架。ControlLogix系统优点包括，适合顺序、过程、传动和运动控制的模块化、高性能控制平台，不加限制地混合多个处理器、网络和I/O，通用的编程环境和Logix控制引擎，连接到NetLinx开放式网络结构，I/O模块种类繁多[1]。
2.改造后远程控制系统的结构
     根据压舱水提升泵房及东辅建区泵房两套控制系统的特点，经充分论证，决定采用ControlNet网络，建立压舱水提升泵房控制系统与东辅建区泵房控制系统的控制网通讯，通过软件程序的编制，实现压舱水提升泵房远程控制。
      ControlNet 网络是面向关键应用地高度稳定、高度确定、安全的I/O网络，是开放、技术先进的控制网络，满足实时性、高吞吐量应用的要求。ControlNet 网络采用 在工业通讯领域广为证实的通用工业协议CIP（Common Industrial Protocol, 原控制和信息协议）， 融合了I/O控制和对等通讯的网络功能，并为这两种网络功能提供高速、高性能的网络通讯。ControlNet网络的特色为，开放现场总线IEC61158和欧洲标准EN50170，在同一链路上完整实现网络浏览、程序上载/下载、诊断、控制器间的互锁，I/O控制等全部网络通讯要求，并且不会影响对时间要求较高的I/O数据通讯。灵活的通讯选择 (同轴电缆、光缆、光纤环网)，介质冗余，支持本质安全（intrinsically-safe）高速的数据吞吐能力（5Mbps恒定网络速率），优异的 I/O 传送和控制器间互锁性能。单个网络最大支持99个站点，节点间没有最小距离限制。可选通用介质、柔性介质，多种防护方式，满足阻燃型、地埋型、架空型、铠装型、防腐型安装要求。从网络上任何节点都可以访问到控制器和整个网络，方便进行编程（需通过密码检验）和系统故障排查。支持I/O数据和对等数据的多路发送（Multicast），提升网络效率。可组态、性能预知、可保证的、可重复的离散和模拟I/O数据网络刷新性能（支持RPI设定）。生产者/消费者（Producer / Consumer）网络服务支持您在同一链路上完整实现设备组态（configure）、实时控制（control）、信息采集（collect）等全部网络功能。支持对FF基金会现场总线的集成。
       由于压舱水提升泵房PLC柜与东辅建区泵房的PLC柜之间的敷线距离超过1.5公里，为保证较高的通讯质量，系统采用光纤通讯，因此在压舱水提升泵房PLC柜和东辅建区泵房的PLC柜中各增加了一套光电转换装置，由1756-RPA光纤中继适配器和1756-RPFM光纤中继模块组成。两系统之间连接示意图如图2所示：
  

 
图2：系统连接示意图
3.控制网络的设置
      原压舱水提升泵房控制系统为CompactLogix，东辅建区泵房控制系统为ControlLogix 。无论是适合OEM控制的CompactLogix，还是集离散、过程、运动、传动控制于一身的ControlLogix，均是具有新一代控制理念的Logix控制平台。所有的Logix将基于统一的Logix控制引擎, 并使用统一的组态软件，同时整个Logix集中体现NETLINX的理念，可以在Logix平台上实现各种控制应用，并可为电子化制造提供现场控制层的可靠基础。由于CompactLogix、ControlLogix同属于Logix控制平台，故采用RSLogix 5000软件对远程控制网络进行了配置。
      RSLogix 5000用于Logix产品家族的编程，是纯32位的，极具灵活性和易用型的PLC编程工具软件，拥有具易用性的操作界面，可以大大的节省培训和开发的时间。软件除了编程以外，还提供了超强的诊断功能和可靠的通讯[1]。
      在控制网络的设置中利用了RSLogix 5000软件将压舱水提升泵房CompactLogix系统CPU的FirmWare版本号13刷新到与东辅建区泵房ControlLogix系统CPU的FirmWare版本号15一致，并将将工程文件转换到15版，确保了双方能够通讯。
      通过RSLogix 5000对压舱水提升泵房控制系统工程文件中I/O系统进行组态，在I/O Configuration中设置1769-L32C的ControlNet Port，在其下的ControlNet网络中添加东辅建区泵房ControlLogix系统通讯模块，对CNB/E模块版本号进行相应设置，并配置好远程东辅建区泵房ControlLogix系统CPU版本信息。同理，对东辅建区泵房ControlLogix系统进行组态，最终完成远程控制ContorlNet网络的配置。
4.远程控制系统的软件设计
4.1 PLC程序的设计
       压舱水提升泵房的PLC程序利用RSLogix 5000编程软件进行了逻辑编辑，实现了检测控制系统之间通信、对浮球信号进行防抖动处理，阀、泵、搅拌机的故障判断，一号泵与二号泵选择切换，阀的开启和关闭，泵、搅拌机的启和停，上位机命令的复位等逻辑控制功能。
4.2 上位机程序的设计
        压舱水提升泵房的上位机程序设计采用了RSView32软件。RSView32是基于WINDOWS软件程序，用于创建和运行数据采集，监视及控制的应用程序。RSView32是为在Microsoft Windows2000，Window NT及Windows9x环境下使用而设计的。它的工具可供建立所有人机界面的外观,包括实时动画图形显示,趋势及警报汇总．RSView32容易与Roc