1 改造背景
      張家港港盛分公司煤炭碼頭原有皮帶機(jī)16條，堆取料機(jī)1臺(tái)，門機(jī)8臺(tái)及筒倉(cāng)6座，系統(tǒng)采用施耐德公司984PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。整個(gè)PLC系統(tǒng)的信號(hào)采集和一次供電分別分布在4個(gè)不同位置的分控站里，分屬4個(gè)分控站的輸送帶信號(hào)先進(jìn)入分控站，再由電纜連接到中控室的PLC上，最后通過施耐德984PLC實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)的控制與堆取料機(jī)和門機(jī)及筒倉(cāng)連鎖的功能。對(duì)于系統(tǒng)中的每一條輸送帶，具有就地控制、分控站控制和中控控制3種控制方式，其中中控控制是通過中控室操作臺(tái)上的按鈕進(jìn)行操作，并通過中控室的模擬顯示屏來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的。
　　由于業(yè)務(wù)的發(fā)展和生產(chǎn)的需要，公司將新增和改造輸送帶共5條，增加堆取料機(jī)1臺(tái)、裝船機(jī)臺(tái)、遠(yuǎn)程控制站1個(gè)，并根據(jù)增加的設(shè)備設(shè)計(jì)新的工作流程。由于原有系統(tǒng)設(shè)計(jì)較早，984PLC的備件已無法購(gòu)買到，部分流程功能已無法使用，最為重要的是，必須在整個(gè)改造過程中不影響正常生產(chǎn)，老系統(tǒng)到新系統(tǒng)的切換必須在3天內(nèi)完成，改造的難度相當(dāng)大。在這種的情況下，我們?cè)谡J(rèn)真考慮目前各種工控方式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了方案比選。
2 改造方案比較
      目前可供選擇的控制方式包括I／O信號(hào)采集方式、現(xiàn)場(chǎng)總線方式和工業(yè)以太網(wǎng)方式等。
　　如果采用傳統(tǒng)的I／O信號(hào)采集控制方式，則與原來使用的系統(tǒng)一樣，將輸送帶系統(tǒng)和與之相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的所有的保護(hù)信號(hào)和控制信號(hào)，通過普通電纜傳到中控室的PLC上，再將PLC與電腦相連，通過PLC廠家提供的專用通訊協(xié)議把這些信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)上，然后在計(jì)算機(jī)上組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。
　　在這種控制方式下，每一條輸送帶的信號(hào)必須通過電纜先采集到分控站里，再通過分控站與主控制站之間的連接電纜傳到PLC里，這就需要重新鋪設(shè)大量的屏蔽電纜，成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，可能還會(huì)因?yàn)楸仨氈夭樵械碾娎|線而影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定，不能保證在改造中不影響生產(chǎn)。
　　在現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式下，可以將每個(gè)不同的分站用一根電纜或光纜與中控室的主PLC連接起來，可大大減少現(xiàn)場(chǎng)布線，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的較高速傳送，減少系統(tǒng)調(diào)試時(shí)問。但是其傳送數(shù)據(jù)的能力受到通訊距離的限制。由于現(xiàn)場(chǎng)總線形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為單一，為了保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，對(duì)于PLC系統(tǒng)一般只能采用冗余網(wǎng)絡(luò)的形式，如果網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，就可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。
　　此外，由于現(xiàn)場(chǎng)總線基本上是各個(gè)PLC廠家專用，而本公司港口的設(shè)備眾多，各種設(shè)備采用的品牌各不相同，這樣很難實(shí)現(xiàn)設(shè)備的系統(tǒng)組網(wǎng)，整個(gè)公司設(shè)備管理的信息化、現(xiàn)代化很難實(shí)現(xiàn)。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)控制方式的應(yīng)用越來越廣泛。工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)上與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性，特別是在實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。它具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：①可以方便地與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合，如西門子的ProfiNet網(wǎng)絡(luò)。②有其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法比擬的傳送速度和帶寬，通信速率從l0M、100M增大到、10G。在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的減少，即網(wǎng)絡(luò)碰撞機(jī)率大大下降，保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠。③可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)“一網(wǎng)到底”的功能。④已經(jīng)正式成為工業(yè)控制領(lǐng)域的控制標(biāo)準(zhǔn)之一。因此我們?cè)谙到y(tǒng)改造中采用了工業(yè)以太網(wǎng)的控制方式。
3 改造方案
      方案保留了原系統(tǒng)的控制和管理方式，輸送帶控制系統(tǒng)仍采用就地控制、分控站控制、中控控制種方式。其中中控控制放棄了以往常規(guī)采用的按鈕控制方式，而以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)代替，這樣可以省去常規(guī)系統(tǒng)中大量占地的控制臺(tái)及一大片的按鈕和指示，以及原有模擬顯示系統(tǒng)中的PLC部分，節(jié)省費(fèi)用。圖1為系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。