胡威

（舟山甬舟集裝箱碼頭有限公司，浙江舟山316033）

西門子單邊訪問機(jī)制在軌道吊遠(yuǎn)程操控中的應(yīng)用

胡威

（舟山甬舟集裝箱碼頭有限公司，浙江舟山316033）

集裝箱軌道吊遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)是集裝箱碼頭作業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，有利于降低軌道吊作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，簡化作業(yè)人員操作環(huán)節(jié)，提高設(shè)備利用率。司場橋采用軌道式龍門吊，大車電纜中都自帶有光纜，先天條件比較好，改為遠(yuǎn)程操控有很大優(yōu)勢。在自動化碼頭迅猛發(fā)展的潮流下，以軌道吊為基礎(chǔ)，研究了遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。在研究項(xiàng)目中，在遠(yuǎn)控操作臺PLC站與設(shè)備PLC站之間采用西門子單邊訪問機(jī)制，使用方便，投入較小，取得了較好的研究成果。

遠(yuǎn)程操控；S7連接；單邊訪問；Ethernet網(wǎng)絡(luò)

1 選題背景

S7協(xié)議是西門子S7系列PLC基于MPI、Profibus、Ethernet網(wǎng)絡(luò)的一種優(yōu)化通信協(xié)議，其優(yōu)點(diǎn)是通信雙方無論是在同一MPI總線上，還是在同一Profibus或同一工業(yè)以太網(wǎng)中，都可以通過S7協(xié)議建立通信連接，使用相同的編程方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與采用任何總線或網(wǎng)絡(luò)的類型無關(guān)。

S7通訊按組態(tài)方式可分為雙邊訪問通訊和單邊訪問通訊，而單邊訪問通訊在通訊伙伴無法組態(tài)S7連接、通訊伙伴無法停機(jī)、不希望在通信伙伴側(cè)增加通訊組態(tài)和程序等方面可以使用。

我司軌道吊設(shè)備電控系統(tǒng)都是采用西門子系統(tǒng)，在研究軌道吊遠(yuǎn)程操控的同時，為了不影響軌道吊日常的正常作業(yè)，采用的是西門子單邊訪問機(jī)制。采用西門子單邊訪問通訊機(jī)制，只需在遠(yuǎn)程操控站PLC寫相應(yīng)的接收和發(fā)送程序，通過以太網(wǎng)與設(shè)備PLC連接，主動地讀取設(shè)備PLC的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)到設(shè)備PLC上。設(shè)備PLC硬件組態(tài)不用改變，只需提供1個供遠(yuǎn)程操控PLC讀寫的DB塊即可。這樣就大大提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，不受遠(yuǎn)程操控PLC的干擾，在遠(yuǎn)程出現(xiàn)問題的情況下，能立即切換到本地操作。

2 方案設(shè)計(jì)

在遠(yuǎn)程操控臺下設(shè)置了1組PLC，用于與設(shè)備PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。遠(yuǎn)程控制總體流程圖如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程控制流程圖

關(guān)于遠(yuǎn)程操控臺PLC與設(shè)備PLC通訊模式最初有2個方案：①主-從站模式，采用DP Profibus通訊協(xié)議；②PLC單邊訪問模式，采用以太網(wǎng)通訊協(xié)議。

兩者各有利弊，主-從站模式，線路簡單，通訊速度快，信號穩(wěn)定，但是需要在設(shè)備的PLC內(nèi)組態(tài)，影響設(shè)備自身通訊，而且只能一對一控制；單邊訪問模式無需在設(shè)備PLC內(nèi)組態(tài)，對設(shè)備上的軟件程序改動較少，連接自由，可一對多控制多臺設(shè)備，但是對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性要求很高。通過綜合考慮，決定采用單邊訪問通訊模式，實(shí)驗(yàn)室操作臺的以太網(wǎng)模塊與軌道吊的以太網(wǎng)模塊通過光纖進(jìn)行連接，建立通訊系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

西門子系統(tǒng)專門用于單邊訪問模式的功能塊有SFB14/FB14和SFB15/FB15，其中，SFB14和SFB15用于S7400與其他系列PLC之間通訊，F(xiàn)B14與FB15用于S7300與300系列PLC之間通訊。本研究項(xiàng)目中采用的是S7300 PLC，F(xiàn)B14模塊從遠(yuǎn)程PLC中讀取數(shù)據(jù)，F(xiàn)B15模塊是將數(shù)據(jù)寫入到遠(yuǎn)程PLC中。FB14、FB15模塊如圖2和圖3所示。

圖2 FB14模塊

圖3 FB15模塊

3 方案實(shí)施

在本研究項(xiàng)目中，我們將采用西門子系統(tǒng)中單邊讀寫模式，即操控臺PLC單方面從設(shè)備PLC讀數(shù)據(jù)或者寫數(shù)據(jù)到設(shè)備PLC中，而設(shè)備PLC接收或被讀取的數(shù)據(jù)都存儲在單獨(dú)的新建DB塊中，不影響自身程序運(yùn)行。

3.1 通訊建立

采用西門子的step7軟件中NetPro模塊進(jìn)行S7連接配置，將遠(yuǎn)程操控PLC作為服務(wù)器端，設(shè)備PLC作為客戶端。

3.2 數(shù)據(jù)交換

S7連接完成后，在遠(yuǎn)程操控PLC中可以通過單邊通訊模塊FB14和FB15進(jìn)行遠(yuǎn)程PLC與設(shè)備PLC之間數(shù)據(jù)交換，即遠(yuǎn)程操作臺手柄、按鈕等數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備上，設(shè)備的反饋狀態(tài)信息傳回遠(yuǎn)程操控PLC中。

在設(shè)備PLC中建立1個DB塊（DB75），用于存放被讀取的數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程PLC發(fā)射過來的數(shù)據(jù)，這個DB塊中包含所有司機(jī)操作的指令和能觀察到的指示狀態(tài)。在遠(yuǎn)程PLC中建立一個同樣內(nèi)容的DB塊（DB80），用來存儲讀取到的狀態(tài)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程操作產(chǎn)生的手柄按鈕等指令。

在遠(yuǎn)程PLC中通過FB14和FB15功能塊將2塊CPU中的相應(yīng)DB塊聯(lián)系起來。在通訊正常的條件下，2個CPU就能進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)交換。如果在讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)發(fā)生訪問故障，或檢查與執(zhí)行過程中出錯，則出錯和警告信息將通過ERROR和STATUS輸出表示。

3.3 通訊檢測

通訊建立之后如何有效地檢測通訊是否中斷、延遲、丟包等情況，這是在調(diào)試過程中遇到的難題。為了解決這個問題，嘗試了多種方法，最終研究出了一種“雙邊握手”的循環(huán)監(jiān)測機(jī)制，并對通訊進(jìn)行了一些優(yōu)化，基本完成了通訊系統(tǒng)方面的任務(wù)。

在遠(yuǎn)程操控PLC中循環(huán)產(chǎn)生1～1 000的數(shù)字，然后將數(shù)字發(fā)送到8#軌道吊中，在軌道吊中對接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測處理，檢測正常，通訊通過，不正常則報(bào)錯。將正常的數(shù)據(jù)再發(fā)射回遠(yuǎn)程操控PLC，進(jìn)行再次檢測。

4 結(jié)束語

軌道吊遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)研究涉及的設(shè)計(jì)、施工、測試等均由我司技術(shù)人員和班組員工獨(dú)立自主實(shí)施，涉及的器件幾乎都是備品備件，因此成本較低。充分利用西門子PLC模塊的單邊訪問通訊，無需改動原系統(tǒng)PLC硬件組態(tài)，軟件編程修改較少，避免影響生產(chǎn)，同時，節(jié)約項(xiàng)目投資成本，大大降低施工難度，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，其較高的性價比對其他研究此項(xiàng)目的小組或者公司是個不錯的選擇。

〔編輯：張思楠〕

TP872

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.147

2095－6835（2017）16－0147－02

胡威（1985—），男，湖北鐘祥人，中級工程師。