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1、項目概述
    天津港散貨物流中心是天津市“十五”期間重點建設項目，是天津港“北煤南移”戰略的重要環節，占地12平方公里，首期投資23.5億元，整個工程造價約28億元人民幣，工程建設期三年．建成后，有80余家小型煤炭場遷入其中的煤炭工藝區，從向形成一個目前國內最人的煤炭、焦炭集教中心．規劃圖如下所示：
    物流中心東部為焦炭堆場，西部為煤堆場，兩堆場由八車道中央大道隔開．堆場堆取采用斗輪堆取料機系統，為南北向布置，煤炭出場時分別通過一條輸煤能力6000噸／小時的9公里的輸煤曲線皮帶和一條7.6公里輸焦炭曲線皮帶（輸焦炭能力1800噸／小時）運至南疆港區，由南疆碼頭已建成的煤炭和焦炭堆存和裝卸系統堆運，或通過煤碼頭焦炭碼頭的裝船機直接裝船。整個系統是高效的、現代化的輸送系統，可保證煤3000萬噸／年，焦炭1000萬噸／年的生產作業量．與此前的作業方式相比，不僅運營成本降低，而且環保效果顯著，該工程的投付使用，極大改善了濱海新區的投資環境，成為天津港無污染運輸的標志性工程。
2、網絡需求
    物流中心集港運輸采用封閉曲線長廊皮帶，保證煤、炭作業不會對周圍環境造成污染，但必須通過長廊皮帶機經由碼頭裝卸設備才能完成其裝船工藝，所以物流中心堆場系統、長廊皮帶機系統和碼頭裝卸系統的網絡連接是各個控制系統協同作業完成整個工藝系統作業成功的關鍵。
    由于物流中心、焦炭碼頭、煤炭碼頭分別是獨立經營的公司企業，焦炭、煤炭碼頭分別于2000年和2001年建成并投入運行，所以在網絡建設時需要考慮雙方系統互不十擾，只進行控制系統數據交換而不提供計算機一級的遠程訪問功能，計算機一級的訪問將在物流中心ERP系統建立后統一考慮，另外兩個碼頭采用的控制系統不同，在網絡連接時也應充分考慮。
    同時煤炭、焦炭長廊皮帶機分別由兩家外方承包，選用的控制系統不同，其頭部和尾部的網絡連接，與長廊港區控制系統的連接也是十分重要的環節。
所以說該系統網絡通訊距離長，異種網絡互聯多是主要難點。
3、網絡方案
    根據以上特點，設計人員將整個控制系統劃分為長廊港區、后方煤炭堆場、后方焦炭堆場、焦炭長廊皮帶、煤炭長廊皮帶、焦炭碼頭、煤炭碼頭七個控制子系統，選用光纖工業以太網互聯方案，并采用TCP/IP作為網絡傳輸協議，網絡帶寬除與焦炭碼頭的連接為lOMBps（受網關的限制），其他連接均設計為100MBps。由于物流中心各個分系統由不同的廠商負責成套安裝，在系統成套前，作為總體網絡設計者，我們規定了各個分系統的IP地址范圍，使得網絡通訊設備在出廠設置、單機調試、整體調試減少了重復工作。
    網絡設計方案如下圖所示：
    3.1長廊港區控制與堆場控制系統網絡建立
    長廊港區與堆場距離約有8公里，堆場負責向碼頭輸送貨物，實行24小時工作制，并隨時與船公司保持密切聯系，因此與堆場的通訊相當重要。我們考慮到環網可以在網絡中某一段光纖中斷或某一個節點故障失效后可以自動切換到另外的網段的優點，設計采用光纖環形以太網，以保證網絡的連通，同時將故障信息傳送到監控系統，以便操作人員及時排除。
    3.2長廊港區控制與焦炭碼頭控制系統網絡建立
    長廊港區控制系統與焦炭碼頭控制系統采用的足相同廠家的PLC產品(均為施耐德QUANTUlUl系列PLC)．互聯相對簡單，但是物流中心與焦炭碼頭足獨立的經營單位，互相之間的訪問應該受到限制，所以采用一個控制網關作為隔離，該網關只將控制數據存兩個控制系統之間傳送，這樣提高了系統的安全性和可靠性。
    3.3長廊港區控制與焦炭長廊皮帶機控制系統網絡建屯
    焦炭長廊皮帶由外方獨立設計、施工，自帶單機控制系統，其PLC系統采用的是Roc kwell公司AB PLC產品，與焦炭港區PLC系統不問，所以采用一臺AB與MODICON協議轉換器作為網關進行隔離，兩個系統之間只傳送相關控制信息。
    焦炭長廊皮帶機頭、尾站PLC通過光纖連網，構成獨立系統，同時通過位于頭部的PLC控制系統與焦炭長廊港區控制系統進行通訊，且長廊港區PLC作為長廊皮帶機控制系統的監控中心，負責收集所有關于長廊皮帶機運行的狀態信息，并在中央控制室的計算機監控畫面上進行顯示和相關的啟、停、變頻調速等控制。
    3.4長廊港區控制與煤炭碼頭控制系統網絡建立
    煤炭長廊港區控制系統與煤炭碼頭控制系統采用的也是不同廠家的PLC產品（碼頭為Rockwell AB產品），所以也需要一臺協議轉換器作為網關進行隔離，兩個系統之間只傳送控制信息。
    3.5長廊港區控制與煤炭長廊皮帶機控制系統網絡建立
    煤炭長廊皮帶機是由外方獨立設計、施T的，所以煤炭長廊皮帶機有一套獨立的控制系統。而煤炭長廊皮帶PLC系統采用的足TE公司的PLC產品，與煤炭長廊港區控制系統不問，所以采用一臺TE與MODICON卸議轉換器作為網關進行隔離，兩個系統之間只傳送相關控制信息。
    煤炭長廊皮帶機自身通過光纖將頭部、尾部的兩套PLC相連獨市成網，并通過位于頭部的PLC控制系統與煤炭長廊港區控制系統進行通訊，且長廊港區PLC作為兩條長廊皮帶機控制系統的監控中心，負責收集所有關于長廊皮帶機運行的狀態信息，并存中央控制室的計算機監控畫面上進行顯示和相關的控制。
    3.6控制系統與監控系統
    監控系統軟件采用支持以太網通訊的驅動，通過一臺監控服務器．與控制系統PLC進行數據采集工作，同時將采集到的數據通過以太網廣播到各個監控終端，并在其監控畫面上進行顯示。
4、方案特點
    4.1可靠性和安全性
    在本方案中通訊網絡系統采用環形工業光纖以太網，可以對網絡進行管理、故障診斷、屏蔽或關閉沒有使用的連接端口，限制非法訪問，同時采用光纖作為傳輸介質，提高了整體網絡系統的抗干擾能力，使網絡在可靠性和安全性方面有了很高的保證。
4.2兼容性和可擴展性
    由于物流中心建設是分階段進行，包括長廊皮帶機系統、堆場翻車機、堆場系統都小是同步進行，所以采用統一標準的工業以太網作為通訊平臺，同時為該工程中多種控制系統并存互聯提供了可能，也在物流中心建設的各階段，和物流中心各個子系統之間的聯系方面給于了有力的保證，充分體現了其良好的兼容性和極強的可擴展性。
    4.3先進性和適用性
    早在六十年代，計算機進入到工控領域，采用集中控制方式，通過計算機的CPU進行邏輯計算和控制，但并沒有能夠構成網絡系統。隨后在七十年代出現了分布式控制系統(DCS)，通過各種專用網絡（如環型、總線型網絡等）將計算處理單元、現場檢測單元、操作單元等結合成一個整體。通過對分布式控制系統的總結和優化，產生了現場總線(Field Bus)網絡技術，包括Profibus、Cad Bus、Interbus、Modbus等。
    由于各種網絡技術兼容性差，多數通訊協議并不開放的特點制約了以上幾種控制網絡的發展和應用。未來的控制網絡應是建立在開放、透明的摹礎之上的，從這個角度出發，具有統一標準的、開放的、通用性好的以太網在工控領域被得到廣泛的應用則是十分自然的事情。
    隨著技術的不斷進步和發展，以太網數據傳輸速率也得到飛速地提升，由原來的10Mbbps到100llbps到目前的1000Mbps。自1995年底以來，IEEE802, 3u標準，1998年底以來．IEEE802. 3z標準的制定和通過，以及網絡設備成本的迅速下降，使得快速以太網技術在很短的幾年時間里得到普及應用。
    快速以太網相對與1OMbps以太網比較而言，它繼承了以太網相對簡單的特性，而速度卻提高了10倍和100倍，因此具有很高的性能價格比。盡管目前千兆網絡在生產級網絡中還很少運用，相應設備、端口、長距離光纖成本還相對較高，但我們相信在未來的幾年里，隨著港口項目管控一體化需求不斷深入，千兆以太網將成為控制系統網絡通訊技術的主流。從另一個角度來講，快速以太網技術的普及應用也得益于IEEE802. 3u標準的制定，由于這個標準并不隸屬于某個公司，不同于IBM的Token Ring以及HP的100VG AnyLAN技術，它是完全開放的國際標準，這種優勢從很大程度上促進了快速以太網技術的應用。
    目前以太網通訊主要采用的TCP／IP協議是國際標準，由于TCP／IP自身靈活的特點，絕人多數的工業網絡技術都可以將TCP/IP作為其傳輸的載體，利用以太網設備眾多，成本低廉，而互聯性能和通訊性能好的特點，被廣泛應用。
    以太網采用的是沖突檢測，載波偵聽多址訪問(CSMA/CD)控制協議，這種協議在對數據傳輸有實時性要求的工業控制應用領域中存在潛在的問題，而快速交換式以太網技術的誕生，使得這個問題迎刃而解。傳統lOMBps以太網的通訊表現能力基本上與專用的控制網絡如Modbus PLUS、Control Net等基本上相同，而目前流行的百兆、千兆快速以太網技術則在性能上大大優于專用控制網絡。
    以太網技術和設備在對光纖應用方面的很好支持，如方便、靈活、價格低等多個優點，使其在遠距離的工業控制應用中發揮了巨大的作用。
整個長廊輸送系統中充分運用了快速以太網這一先進技術，采用100M工業以太網通訊產品，無論在技術領先和通訊性能上對物流中心的應用都是滿足的，使得整個系統成為高效的、現代化的煤、炭輸送系統，運營成奉降低，環保效果顯著，同時又適用于物流中心的長時間運轉，具有行業的領先優勢，提高了中心的行業地位．
5．發展
    以太網支持光線傳輸技術，已經有無線以太網在丁控領域應用的例子，這使得那些有線網絡敷設困難或具有移動通訊需求的應用得以實現。
    一些主流的控制系統供應廠商在近幾年陸續推出了Ethernet IP, Modbus TCP/IP，ProfiNet等技術和相關的產品，以上這些都大大加快工業以太網逐漸成為控制網絡技術應用的主流技術。
    雖然工業以太網技術有這樣多的優勢，但從目前的實際應用情況來看，在短期內它還小能完全取代DCS和Field Bus．以及一些專用控制網絡技術，如受惡劣環境、防爆等級、產品技術壁壘等因素的制約，設計人員還需要根據實際t程的應用進行取舍或配合使用。