西門子單邊訪問機制在軌道吊遠程操控中的應用

胡威

（舟山甬舟集裝箱碼頭有限公司，浙江舟山316033）

西門子單邊訪問機制在軌道吊遠程操控中的應用

胡威

（舟山甬舟集裝箱碼頭有限公司，浙江舟山316033）

集裝箱軌道吊遠程自動控制系統是集裝箱碼頭作業系統的重要組成部分，有利于降低軌道吊作業人員的勞動強度，簡化作業人員操作環節，提高設備利用率。司場橋采用軌道式龍門吊，大車電纜中都自帶有光纜，先天條件比較好，改為遠程操控有很大優勢。在自動化碼頭迅猛發展的潮流下，以軌道吊為基礎，研究了遠程操控系統。在研究項目中，在遠控操作臺PLC站與設備PLC站之間采用西門子單邊訪問機制，使用方便，投入較小，取得了較好的研究成果。

遠程操控；S7連接；單邊訪問；Ethernet網絡

1 選題背景

S7協議是西門子S7系列PLC基于MPI、Profibus、Ethernet網絡的一種優化通信協議，其優點是通信雙方無論是在同一MPI總線上，還是在同一Profibus或同一工業以太網中，都可以通過S7協議建立通信連接，使用相同的編程方式進行數據交換，與采用任何總線或網絡的類型無關。

S7通訊按組態方式可分為雙邊訪問通訊和單邊訪問通訊，而單邊訪問通訊在通訊伙伴無法組態S7連接、通訊伙伴無法停機、不希望在通信伙伴側增加通訊組態和程序等方面可以使用。

我司軌道吊設備電控系統都是采用西門子系統，在研究軌道吊遠程操控的同時，為了不影響軌道吊日常的正常作業，采用的是西門子單邊訪問機制。采用西門子單邊訪問通訊機制，只需在遠程操控站PLC寫相應的接收和發送程序，通過以太網與設備PLC連接，主動地讀取設備PLC的數據和發送數據到設備PLC上。設備PLC硬件組態不用改變，只需提供1個供遠程操控PLC讀寫的DB塊即可。這樣就大大提高了設備運行的穩定性，不受遠程操控PLC的干擾，在遠程出現問題的情況下，能立即切換到本地操作。

2 方案設計

在遠程操控臺下設置了1組PLC，用于與設備PLC進行數據交換。遠程控制總體流程圖如圖1所示。

圖1 遠程控制流程圖

關于遠程操控臺PLC與設備PLC通訊模式最初有2個方案：①主-從站模式，采用DP Profibus通訊協議；②PLC單邊訪問模式，采用以太網通訊協議。

兩者各有利弊，主-從站模式，線路簡單，通訊速度快，信號穩定，但是需要在設備的PLC內組態，影響設備自身通訊，而且只能一對一控制；單邊訪問模式無需在設備PLC內組態，對設備上的軟件程序改動較少，連接自由，可一對多控制多臺設備，但是對網絡的穩定性要求很高。通過綜合考慮，決定采用單邊訪問通訊模式，實驗室操作臺的以太網模塊與軌道吊的以太網模塊通過光纖進行連接，建立通訊系統，從而實現數據交換。

西門子系統專門用于單邊訪問模式的功能塊有SFB14/FB14和SFB15/FB15，其中，SFB14和SFB15用于S7400與其他系列PLC之間通訊，FB14與FB15用于S7300與300系列PLC之間通訊。本研究項目中采用的是S7300 PLC，FB14模塊從遠程PLC中讀取數據，FB15模塊是將數據寫入到遠程PLC中。FB14、FB15模塊如圖2和圖3所示。

圖2 FB14模塊

圖3 FB15模塊

3 方案實施

在本研究項目中，我們將采用西門子系統中單邊讀寫模式，即操控臺PLC單方面從設備PLC讀數據或者寫數據到設備PLC中，而設備PLC接收或被讀取的數據都存儲在單獨的新建DB塊中，不影響自身程序運行。

3.1 通訊建立

采用西門子的step7軟件中NetPro模塊進行S7連接配置，將遠程操控PLC作為服務器端，設備PLC作為客戶端。

3.2 數據交換

S7連接完成后，在遠程操控PLC中可以通過單邊通訊模塊FB14和FB15進行遠程PLC與設備PLC之間數據交換，即遠程操作臺手柄、按鈕等數據傳送到設備上，設備的反饋狀態信息傳回遠程操控PLC中。

在設備PLC中建立1個DB塊（DB75），用于存放被讀取的數據和遠程PLC發射過來的數據，這個DB塊中包含所有司機操作的指令和能觀察到的指示狀態。在遠程PLC中建立一個同樣內容的DB塊（DB80），用來存儲讀取到的狀態數據和遠程操作產生的手柄按鈕等指令。

在遠程PLC中通過FB14和FB15功能塊將2塊CPU中的相應DB塊聯系起來。在通訊正常的條件下，2個CPU就能進行正常的數據交換。如果在讀取數據和寫入數據發生訪問故障，或檢查與執行過程中出錯，則出錯和警告信息將通過ERROR和STATUS輸出表示。

3.3 通訊檢測

通訊建立之后如何有效地檢測通訊是否中斷、延遲、丟包等情況，這是在調試過程中遇到的難題。為了解決這個問題，嘗試了多種方法，最終研究出了一種“雙邊握手”的循環監測機制，并對通訊進行了一些優化，基本完成了通訊系統方面的任務。

在遠程操控PLC中循環產生1～1 000的數字，然后將數字發送到8#軌道吊中，在軌道吊中對接受的數據進行檢測處理，檢測正常，通訊通過，不正常則報錯。將正常的數據再發射回遠程操控PLC，進行再次檢測。

4 結束語

軌道吊遠程操控系統研究涉及的設計、施工、測試等均由我司技術人員和班組員工獨立自主實施，涉及的器件幾乎都是備品備件，因此成本較低。充分利用西門子PLC模塊的單邊訪問通訊，無需改動原系統PLC硬件組態，軟件編程修改較少，避免影響生產，同時，節約項目投資成本，大大降低施工難度，保證系統運行的可靠性，其較高的性價比對其他研究此項目的小組或者公司是個不錯的選擇。

〔編輯：張思楠〕

TP872

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.147

2095－6835（2017）16－0147－02

胡威（1985—），男，湖北鐘祥人，中級工程師。