胡文慧

（秦皇島港新港灣集裝箱碼頭有限公司 河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

作為某港口年代久遠(yuǎn)的煤炭一期堆場(chǎng)， 設(shè)備和線纜嚴(yán)重老化，癱瘓時(shí)間長(zhǎng)久。環(huán)境保護(hù)面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，需要對(duì)灑水除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

項(xiàng)目中，采用現(xiàn)場(chǎng)總線的模式，從泵房引出MB+總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)控制箱進(jìn)行控制。因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，總線線纜距離太長(zhǎng)，為減少不必要的麻煩和使用的穩(wěn)定性， 設(shè)計(jì)選擇了六條620 米長(zhǎng)的皮帶線分為六路，三條以總線方式每傳輸給主CPU A，另三條傳輸給主CPU B，A、B兩個(gè)CPU 通過(guò)交換機(jī)共同傳輸給上位機(jī)。 保證單條總線的距離在1000 米左右。

2 引言

煤碼頭一期工程是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)和施工的大型現(xiàn)代化煤炭輸出碼頭， 有2 萬(wàn)噸級(jí)、5 萬(wàn)噸級(jí)泊位各一個(gè)， 可靠泊6 萬(wàn)噸級(jí)船舶。年設(shè)計(jì)通過(guò)能力1000 萬(wàn)噸。煤一期工程堆場(chǎng)面積15.4 萬(wàn)m2，擁有堆場(chǎng)7 條。 煤一期堆場(chǎng)灑水除塵系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著堆場(chǎng)的灑水降塵任務(wù)，是重要的環(huán)保設(shè)施。 進(jìn)行本次煤一期堆場(chǎng)灑水除塵系統(tǒng)改造項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)堆場(chǎng)灑水除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查， 掌握灑水除塵系統(tǒng)的現(xiàn)狀與問(wèn)題，為改善堆場(chǎng)的灑水功能、提高灑水設(shè)備效率、節(jié)約能源、改善港區(qū)及周邊環(huán)境提供技術(shù)支撐。 考慮穩(wěn)定性和維護(hù)的方便性，選擇雙CPU 分別帶動(dòng)三條總線，雙CPU 之間再經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

PLC 主站采用施耐德昆騰系列651 系列CPI, 并預(yù)留以太網(wǎng)模塊，以方便今后采用有線以太網(wǎng)通訊方式相互聯(lián)網(wǎng)通訊。 主機(jī)和存儲(chǔ)器帶有失電保護(hù)，并應(yīng)留有存儲(chǔ)器容量的20%的余量；I/O 模塊留有所需I/O數(shù)量20%的余量。 現(xiàn)場(chǎng)子站箱采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，通過(guò)控制線、信號(hào)反饋線與相鄰的兩個(gè)噴槍進(jìn)行信號(hào)采集，再以總線方式和前后子站通訊。 泵房PLC 主站、現(xiàn)場(chǎng)48 個(gè)控制子站箱以總線的方式將分布在6 條線上的96 顆噴槍信號(hào)聯(lián)系起來(lái)。 大大減少?gòu)默F(xiàn)場(chǎng)到泵房的控制電纜的數(shù)量。大大節(jié)約成本?？紤]MB+總線最遠(yuǎn)距離1800 米，為保證使用的穩(wěn)定性，更保證信號(hào)傳輸，增加一套主PLC CPU 配置， 實(shí)現(xiàn)一主一副兩套CPU 之間通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行交換，再由主CPU 通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

3 關(guān)鍵技術(shù)

兩套CPU 之間的數(shù)據(jù)交換， 需要伴隨著相關(guān)的從站地址排布與分配。 在分配過(guò)程中， 每套CPU 總線接口及其所附帶的總線模塊接口，需要設(shè)置peer cpo 總線通訊模式，現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)STB 子站通訊模塊配備32K 儲(chǔ)存卡。

4 總體方案

4.1 線路布置

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)6 條620 米長(zhǎng)的皮帶線， 沿線分散的96 顆噴槍的實(shí)際情況，采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式，沿線分布小型I/O 子站，分別收集少數(shù)噴槍的信號(hào)并給予控制，實(shí)現(xiàn)泵房值班室內(nèi)上位機(jī)監(jiān)視、采集、傳達(dá)相關(guān)的指令完成現(xiàn)場(chǎng)噴水除塵作用。

從灑水泵房供出三相380V 交流電源。 各現(xiàn)場(chǎng)控制箱供電電源轉(zhuǎn)接均安裝1 號(hào)槍執(zhí)行、2 號(hào)槍執(zhí)行、擺頭、保溫、伴熱、24V 電源多個(gè)斷路器。 實(shí)現(xiàn)各種電源全部分開(kāi)。

每條皮帶線設(shè)8 個(gè)控制箱，分別按照一條總線的方式并行反饋回CPU, 按照堆取線的分別， 將AD1、AD2、AD3 三條線分別傳輸CPU A及其所帶的通訊模塊。 將AQ2、AQ3、AQ4 三條線分別傳輸CPU B 及其所帶的通訊模塊。CPU A 和CPU B 通過(guò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再由交換機(jī)與上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)連接。 完成現(xiàn)場(chǎng)電纜線直接連接、MB+總線、以太網(wǎng)幾種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)反饋和控制。

現(xiàn)場(chǎng)控制箱子站采用施耐德公司的Advantys STB 系列I/O 模塊，每條線設(shè)8 個(gè)控制箱，每個(gè)控制箱控制2 顆噴槍?zhuān)瑢?duì)噴槍站的控制命令有：電動(dòng)閥開(kāi)啟、關(guān)閉、擺頭、噴槍站保溫指令。 反饋信號(hào)有：電動(dòng)閥開(kāi)限位、電動(dòng)閥關(guān)限位、擺動(dòng)狀態(tài)、低溫報(bào)警、加熱運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程等信號(hào)。 現(xiàn)場(chǎng)噴槍站控制分為自動(dòng)、手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制三種方式，現(xiàn)場(chǎng)控制優(yōu)先級(jí)最高。

4.2 遠(yuǎn)程自動(dòng)

操作站上位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)控制幾種方式。遠(yuǎn)程自動(dòng)為6 顆噴槍一組順序噴灑，順序自動(dòng)切換,每次噴灑的時(shí)間可調(diào),直至全部噴灑一遍。 設(shè)定可以從任何一組開(kāi)始完成循環(huán)，灑水前具有選擇預(yù)設(shè)不動(dòng)作噴槍的功能，灑水過(guò)程中也可以鎖掉個(gè)別噴槍不動(dòng)作以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維修或突發(fā)情況。

4.3 遠(yuǎn)程手動(dòng)

邏輯許可的情況下，由操作員在上位機(jī)上鼠標(biāo)控制。

現(xiàn)場(chǎng)控制。不考慮控制邏輯，由維修人員在用現(xiàn)場(chǎng)的按鈕、開(kāi)關(guān)控制，按鈕、開(kāi)關(guān)需接入PLC 系統(tǒng)。 原則上按鈕、開(kāi)關(guān)不允許安裝在箱體面板上。 應(yīng)考慮當(dāng)PLC 系統(tǒng)故障時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)控制箱可以強(qiáng)制噴槍的動(dòng)作。

4.4 IFIX 組態(tài)軟件

上位機(jī)采用IFIX 組態(tài)軟件,新的界面與煤一期擴(kuò)容堆場(chǎng)的畫(huà)面一致，組合成一體，主要內(nèi)容有：

4.4.1 噴槍的自動(dòng)組合、單點(diǎn)自動(dòng)循環(huán)、手動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)各種模式的切換以及手動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)下的噴灑控制。

4.4.2 灑水時(shí)間的自由設(shè)定。 噴槍在上位機(jī)控制畫(huà)面中，每棵噴槍有開(kāi)閥狀態(tài)、關(guān)閥狀態(tài)、電源狀態(tài)、低溫報(bào)警狀態(tài)、泄空狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程選擇狀態(tài)和擺動(dòng)狀態(tài)。 狀態(tài)差別用鮮明的顏色區(qū)分及報(bào)警。

4.4.3 在一個(gè)控制開(kāi)放的平臺(tái)編寫(xiě)控制程序，做到維護(hù)、修改方便，并能隨時(shí)增、減控制內(nèi)容。 在總線特定的合理距離范圍內(nèi)，采用雙CPU分別負(fù)責(zé)三條MB+總線，相應(yīng)減少鏈路在的中繼器，降低信號(hào)衰減連接點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，使用效果比單獨(dú)CPU 長(zhǎng)距離總線傳輸穩(wěn)定性好，現(xiàn)場(chǎng)噴灑情況穩(wěn)定。

5 項(xiàng)目應(yīng)用、推廣情況

5.1 對(duì)于距離長(zhǎng)，設(shè)備分散的類(lèi)似項(xiàng)目，采用總線的方式可以大大節(jié)省電線電纜的數(shù)量，節(jié)約成本。

5.2 對(duì)于距離在相關(guān)總線的規(guī)定距離之外或者臨界狀態(tài)時(shí)， 采用雙CPU 獨(dú)立成總線鏈路， 再通過(guò)以太網(wǎng)或者光纖的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使用得當(dāng)時(shí)，會(huì)讓設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定。

5.3 對(duì)于程序的配置和編寫(xiě)， 周密、 謹(jǐn)慎的考慮到各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)點(diǎn)，有利于加大設(shè)備的使用壽命、穩(wěn)定性，方便維護(hù)的方便快捷性。

6 效益分析

6.1 該項(xiàng)目中相對(duì)于十萬(wàn)多米的控制電纜，采用總線的方式，節(jié)省成本不低于20 萬(wàn)元。

6.2 項(xiàng)目中所使用的雙CPU 以太網(wǎng)交換的方式，對(duì)于設(shè)備的穩(wěn)定性，減少日后因設(shè)備不穩(wěn)定引起的維修次數(shù)大大減少，除塵效果中斷時(shí)間短。 快捷方便性的效益難以計(jì)量。

［1］方輝欽.現(xiàn)代水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與實(shí)驗(yàn)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.