注 ： --OLM 光纖鏈路模塊

圖2 控制系統(tǒng)結構圖

4 監(jiān)控系統(tǒng)的通訊網絡

在工業(yè)控制領域，尤其是大型企業(yè)(如港口碼頭)的控制系統(tǒng)將是一個功能多樣而完善的通訊網絡，不但具有控制信號的采集、傳輸、控制輸出，還要具有故障報警、信息查詢、打印輸出、視頻監(jiān)控等功能。這樣一個控制網絡還必須具有與企業(yè)管理網絡甚至國際互聯(lián)網絡相連的接口，以備將來實現整個企業(yè)內部的信息交互或遠程診斷功能。基于這些要求，該工業(yè)過程控制系統(tǒng)采用雙環(huán)容錯光纖網絡構成企業(yè)局域網的超干網，網絡性能要求傳輸速率達到10Mbps。

中控室PLC主站是系統(tǒng)控制站的信息處理中心。它的主要功能是將其它遠程PLC從站采集到的數據進行處理與存儲，并通過網絡送到各操作員站或工程師站的顯示屏上進行顯示;同時，接受操作員站或工程師站的操作指令進行處理后發(fā)送到PLC從站。

PLC主站主要由2套互為熱備份的S7-400H型PLC控制器組成，這是SIMATIC系列產品中性能最高、可靠性最好的一種PLC控制器。每個PLC控制器均設有1個PS407電源模塊、一個CPU-416H中央處理器模塊和一個CP443-1工業(yè)以太網通訊模塊，它們安裝在一個特殊緊湊的UR2-H機架上。這兩個CPU模塊上各插有Syne(同步)模塊，并通過光纜相互連接，實現了2個PLC控制器的相互數據通訊。在系統(tǒng)運行過程中，2個PLC 控制器能自動更新數據，確保數據的一致性。當某個PLC控制器出現故障時，另一個PLC控制器能自動在中斷處接管后續(xù)所有信息處理工作，不會丟失任何數據，保證了系統(tǒng)正常運行及與上位中控室計算機的通訊。

中控室S7-400H型主站的2個CPU模塊上各有1個PROFIBUS-DP通訊接口，它們通過光纖網絡與遠程PLC從站相連接;遠程PLC 選用S7-200，通過現場總線與現場分布式I/O進行單工通訊，對現場設備進行信號的處理與控制。分布式I/O采用SIEMENS的ET200S。ET200S系統(tǒng)具有較好的診斷功能。不僅模塊上的狀態(tài)和故障指示燈可提供當前運行狀態(tài)信息，而且模塊中的每個通道都能自動生成清晰的文本信息，這些信息，如傳感器連線的短路或開路等故障信息，可通過PROFIBUS網絡送到系統(tǒng)主站，在系統(tǒng)操作員或工程師站的顯示屏上進行告警提示，以便及時處理。

每個PLC主站通過CP443-1工業(yè)以太網通訊模塊連接的雙重容錯高速工業(yè)以太網與操作員計算機和工程師計算機相連。這樣冗余連接的網絡拓撲結構，當系統(tǒng)某一網絡通道發(fā)生故障時，能自動激活另一網絡通道，以確保系統(tǒng)通訊的可靠性。PLC主站具有自診斷功能，系統(tǒng)在錯誤對過程產生影響前就可探測錯誤并發(fā)出警報。通過擴展的PROFIBUS-DP診斷功能可以對故障進行快速定位，診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。

本地PLC主站與遠程PLC從站之間以及各遠程PLC從站之間的室外通訊電纜采用多模光纖電纜，這樣不僅可預防雷擊，而且具有可靠的抗靜電、抗磁場干擾能力。選用先進的OLM/S4光鏈路轉換器，各PLC控制器間形成環(huán)形的光纖網絡，實現了室外通訊網絡的容錯設計，光纖中的任意一根出現故障時，網絡通訊均不會中斷，并能及時進行故障告警，進一步提高了系統(tǒng)網絡通訊的可靠性。

5、結束語

本方案技術先進，結構簡單。S7-400與分布式I/O ET200S功能強、體積小，因此控制柜內部結構簡單，便于檢查與維修。使用了PROFIBUS-DP現場總線，減少了電纜的鋪設量，實現了數字通信，提高了數據傳送精度。所有部件在運行過程中都能熱插拔，在更換CPU模塊時，系統(tǒng)將自動更新為當前程序和數據，因此系統(tǒng)具有很好的聯(lián)機維修功能。

該控制網絡系統(tǒng)以獨立的、單體的、分散的測量與控制設備為網絡節(jié)點，以現場總線為紐帶，并把它們連接成為可以互相溝通信息，共同完成自動化控制任務的控制與網絡系統(tǒng)。具備高度的實時性、安全性和可靠性，系統(tǒng)容錯性能好。易于實現與信息網絡的互聯(lián)和集成，從而為管理信息網絡系統(tǒng)和自動化控制網絡系統(tǒng)的一體化集成奠定了基礎。