ControlNet現場總線技術在煤炭裝卸港口的應用

劉 鑫

（神華黃驊港務有限責任公司，河北 滄州 061113）

黃驊港一、二期工程的裝卸工藝復雜、設備種類多、地理布局較分散，其主要設備有皮帶機、翻車機、堆料機、堆取料機、取料機、裝船機，由這些設備優化組合成105工藝流程，實現煤炭輸出。下面以黃驊港一期工程為例對ControlNet現場總線的應用做簡要說明。

一、ControlNet控制網

1.控制系統主要特點

ControlNet是一個高速的工業控制網絡，在同一電纜上同時支持I/O信息和報文信息，包括程序、組態、報文、診斷等信息，集中體現了控制網網絡對控制、組態、采集等信息的完全支持。ControlNet是基于生產者/客戶這一網絡模型，該模型為網絡提供更高有效性、一致性和柔韌性。ControlNet是確定性、可重復性的控制網絡，同一鏈路上允許有多個控制器同時共存，網絡上節點居于對等地位，可以從任意節點實現網絡存取，網絡總線速率為5Mbit/s，網絡可支持的最大節點數為99個?？偩€拓撲結構可以是星型、樹型、總線型或是這三者之間的任意組合，使用光纖傳輸可以達到30km。

2.控制系統網絡結構

黃驊港一期中央控制系統主要分為皮帶機系統和大型裝卸機械兩大部分，采用1756－L63控制器作為主機。翻車機、堆料機.取料機、裝船機采用1785-L40/C處理器或1756－L55控制器，并通過Controlnet網絡與主機交換數據。一期裝卸系統主要由16臺單機和21條皮帶機以及相應的輔助設施構成，用以實現各工藝流程設備的電氣自動控制和操作、順序邏輯控制、儀表模擬量監控等功能，對信息進行檢測、記錄和同步處理，執行設備運行控制和越限報警等?？刂葡到y網絡結構如圖1。

整個系統的控制設備網絡節點基本分布在四個部分：中央控制室、變電所、裝船單機和卸車單機。位于同一地點的節點 (或距離較近)直接采用同軸電纜（1786-RG6） 連接，變電所、單機與中央控制室的距離較遠，因此采用光纜作為傳輸介質，以滿足通信組網需要。

3.控制系統主要功能

黃驊港一期中央控制系統主要功能如下。

（1） 實現皮帶機系統的逆料流順序啟動。皮帶機系統的逆料流順序啟動是從工藝流程的終點設備依次啟動至工藝流程的始點設備，保證在料流下游的設備正常運轉后方能啟動料流上游設備。

（2） 實現皮帶機系統的故障啟停。工藝流程中某設備出現重故障后，故障發生點設備以及上游的所有設備全部停止運行。待故障處理完畢并復位后，故障發生點設備上游的所有設備按逆料流順序啟動，當發生流程急停故障時，整個流程設備全部停止運行。

（3） 實現多個流程同時工作。

（4） 實現皮帶機系統的順序停止。皮帶機系統的順序停止是從皮帶機系統的始點設備依次停止至終點設備，保證在順序停止過程中不壓料和堵料，同時要考慮設備的停止時間延時。

（5） 現場設備狀態監控和數據采集。

（6） 實時的報警畫面能保證故障被及時發現和處理。

4.控制系統網絡規劃

ControlNet網絡根據自己的規則安排數據的流通，這就是網絡規劃。網絡一點要通過組態規劃，確保數據的流通暢通才能夠正常運行。組態軟件提供圖形化的網絡視圖，改善帶寬利用率，具有在線和離線組態網絡的能力。ControlNet網絡組態的主要步驟如下。

（1） 用戶用軟件工具對ControlNet進行組態，用戶需輸入NUT、UMAXM和SMAX，物理參數（節點數、電纜長度、中繼器數目），應用程序（節點） 之間需要交換的數據大小以及RPI。

（2） 組態工具為用戶計算及保留以下一些主要參數：保證足夠的非預定時段以保證一個最大長度的幀拿到令牌后能在一個NUT中發送出去，計算NUT能否支持請求的組態參數，計算slottime和API，計算預定時段和非預定時段的可用百分比，一旦用戶滿意組態工具的計算結果，組態信息可以下載到整個網絡。

二、人機界面

黃驊港一期中央控制系統中信息層采用以太網，主要是監控計算機對控制器進行數據的采集和控制器之間的通信。監控計算機主畫面主要由單機、皮帶機和轉接機房組成，監控整個港口的生產工藝流程。通過鼠標點擊相應的設備即可獲得其運行參數及狀態，如行走距離、俯仰角度、控制信號的狀態等。根據信號類型和分布區域繪制工藝流程圖，在流程圖上現場設備的地理位置、工作狀況和儀表數據都能在畫面上形象、直觀、實時地顯示出來。關鍵數據都設定了限值報警和動作數值，流程故障系統主要分為輕故障和重故障，輕故障表現為報警，重故障表現為報警的同時輸出動作。與此同時，系統自動把報警記錄的開始時間、持續時間、復位時間等轉存到報警歷史數據庫中供查看。實時、歷史數據和曲線為流量控制和計算分析提供了基礎數據，同時為裝船作業的結船提供依據。

三、結論

該控制系統于2001年10月正式投入使用，控制系統安全可靠，操作靈活，界面人性化，大大提高了工作效率和控制精度，經濟效益可觀。

[1]鄧李.controllogix系統實用手冊 [M].機械工業出版社.