崔加彬　張鳳翔（.上海東源計(jì)算機(jī)自動化工程有限公司，上海　003；.天津港遠(yuǎn)航國際礦石碼頭有限公司，天津　300450）

無線通訊在港口大機(jī)設(shè)備中的應(yīng)用

崔加彬1張鳳翔2
（1.上海東源計(jì)算機(jī)自動化工程有限公司，上海200231；2.天津港遠(yuǎn)航國際礦石碼頭有限公司，天津300450）

天津南疆礦石碼頭在堆取料機(jī)、卸船機(jī)等現(xiàn)場大型機(jī)械設(shè)備與變電所PLC之間，取消了硬線連接，采用無線通訊替代硬線連接，使無線通訊與光纖通訊實(shí)現(xiàn)熱備冗余，通過PLC編程實(shí)現(xiàn)冗余數(shù)據(jù)通訊，當(dāng)光纖通訊出問題的情況下，使用無線通訊，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，有效的減少了設(shè)備運(yùn)行中對硬線磨損，同時解決了硬線無法大量傳輸數(shù)據(jù)的弊端。

堆取料機(jī)；無線通訊；熱備冗余

1　前言

堆取料機(jī)與卸船機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備是碼頭物料運(yùn)輸高效、連續(xù)作業(yè)的設(shè)備，在港口中占著舉足輕重的地位。天津南疆礦石碼頭始建于2013年，現(xiàn)已部分投產(chǎn)，其中大型機(jī)械設(shè)備包括卸船機(jī)4臺、斗輪堆取料機(jī)2、堆料機(jī)1臺、取料機(jī)2臺，與PLC控制系統(tǒng)的通訊是否可靠決定著生產(chǎn)的效率和安全。

2　港口中大型機(jī)械設(shè)備與地面PLC通訊常用的方式及弊端

2.1通常采用的方式。通常在新建港口大型機(jī)械設(shè)備與PLC控制系統(tǒng)之間的通訊通常采用硬線連接與光纖連接2種方式同時運(yùn)行，而無線通訊只是做為備用，只有當(dāng)光纖通訊出現(xiàn)問題時，才將無線通訊設(shè)備插上電投入使用，無線通訊正常投入使用前需要一定的時間。硬件連接主要是采用電纜將幾個重要的控制點(diǎn)（如：堆取料機(jī)堆運(yùn)行、取運(yùn)行、緊停等，地面皮帶的運(yùn)行狀態(tài)、故障、緊停等信息）在大型機(jī)械設(shè)備與PLC控制系統(tǒng)之間進(jìn)行傳輸，通過電纜將控制點(diǎn)連接到PLC的IO點(diǎn)上；光纖通訊則除了將硬線的控制點(diǎn)進(jìn)行通訊外，還會傳輸一定量相對較大的數(shù)據(jù)，大機(jī)的一些模擬量（如旋轉(zhuǎn)角度，俯仰角度，行走位置等）會傳送給地面，而地面的一些信息也會通過光纖傳給大機(jī)，無線通訊則是實(shí)現(xiàn)與光纖同樣的功能。

2.2此方式的弊端。硬線連接的控制點(diǎn)數(shù)量比較有限，只取幾個比較關(guān)鍵的控制點(diǎn)，大量數(shù)據(jù)通訊主要依靠光纖連接。由于港口的大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)動比較頻繁，且可能受到外界環(huán)境的影響，所以光纖可能會出現(xiàn)折斷、網(wǎng)絡(luò)通訊等故障，同時硬線也容易出現(xiàn)同樣的折斷等問題。當(dāng)光纖出現(xiàn)故障時，再將無線設(shè)備連接上，則需要花費(fèi)一段時間啟動無線設(shè)備。因此，大型機(jī)械設(shè)備與地面控制系統(tǒng)之間的大量數(shù)據(jù)在無線設(shè)備啟動前，無法正常通訊傳輸。在很大程度上影響數(shù)據(jù)的采集與傳輸，甚至當(dāng)硬線的光纖同時折斷時，會出現(xiàn)極大發(fā)安全問題。

3　采用無線通訊與光纖通訊互為冗余的通訊方式實(shí)現(xiàn)

3.1本工程無線與光纖系統(tǒng)概述。本工程無線系統(tǒng)與堆場有大型設(shè)備之間采用1對1的無線通訊方式。主機(jī)連接在與卸船機(jī)采用1對4的通訊方式，既中控室1臺無線主機(jī)，對應(yīng)4臺卸船機(jī)無線設(shè)備并進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

3.2系統(tǒng)通訊方式總體描述。本工程控制系統(tǒng)包括中控室、1＃變電所、2＃變電所3套獨(dú)立的CPU，分別控制不同的皮帶和流程，三套CPU之間采用光纖以太環(huán)網(wǎng)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。1＃變電所負(fù)責(zé)與4臺卸船機(jī)通訊，2＃變電所負(fù)責(zé)與其它堆取料機(jī)通訊。每個變電所的PLC內(nèi)各放置2套控制以太網(wǎng)通訊模塊，相應(yīng)的大型機(jī)械設(shè)備上則放置兩套第三方模塊，分成有線與無線以太網(wǎng)獨(dú)立分割，設(shè)置兩個不同的IP地址，彼此間互不干擾，這樣可以防止網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的形成。變電所的控制系統(tǒng)采用AB1756系列，大機(jī)控制系統(tǒng)采用安川和西門子系列，第三方模塊采用德國赫優(yōu)訊品牌DP轉(zhuǎn)AB以太網(wǎng)，無線設(shè)備采用intuicom品牌的BBX-SA24系列產(chǎn)品、最高速率可達(dá)108Mbps。大機(jī)通過第三方模塊將原有DP協(xié)議轉(zhuǎn)換成AB的以太網(wǎng)協(xié)議，再通過光纖與無線同AB的控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊?？刂葡到y(tǒng)與大機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3.3系統(tǒng)的軟件描述

3.3.1參數(shù)配置?？刂葡到y(tǒng)在軟件配置中將分別將連接光纖通訊和無線通訊的2個DP轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊加入到2個獨(dú)立的以太網(wǎng)模塊下，除IP地址外，其實(shí)參數(shù)配置相同，通過不同的IP地址區(qū)分不同的通訊路徑，分別為ENBT1和ENBT2。接下來進(jìn)行第三方通訊模塊的參數(shù)設(shè)置，配置中有控制系統(tǒng)與DP轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊的輸入數(shù)據(jù)量、輸出數(shù)據(jù)量、IP地址等信息。

3.3.2程序?qū)崿F(xiàn)。程序首先檢測光纖以太網(wǎng)通訊，如果通訊正常，則優(yōu)先啟動光纖以太網(wǎng)的通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，如異常，報警提示操作人員光纖傳輸數(shù)據(jù)有故障，提醒操作人員注意。同時檢測無線以太網(wǎng)通訊，如果正常，則將無線以太網(wǎng)投入運(yùn)行，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果不正常，則宣布與大機(jī)之間的通訊完全失敗，報警提示操作人員，采取緊急措施。

結(jié)語

該系統(tǒng)已在天津南疆礦石碼頭運(yùn)行1年，運(yùn)行期間與大機(jī)的控制系統(tǒng)通訊安全、穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了通訊大量數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)踐證明此種方式將會給港口帶來更多的效益，減少線纜的應(yīng)用，減少了故障點(diǎn)，解決了港口裝卸公司多年來在遠(yuǎn)程有線控制中存在的安全隱患，同時增加了數(shù)據(jù)冗余傳輸?shù)男畔⒘?，因此可以更有效的在港口中?yīng)用。

[1]田里.工業(yè)以太網(wǎng)的無線擴(kuò)展研究[D].天津大學(xué)，2006.

[2]劉濤.工控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].大連理工大學(xué)，2007.

[3]顧毅.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建及其無線化技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2008.

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