远程操控系统在港口堆取料机上的应用
杨海东 荣延平
（上海振华重工（集团）股份有限公司， 上海 ）
摘要：介绍日照港岚桥码头堆取料机远程操控系统。该系统主要由中控室RCCS控制系统、CCTV系统、RCMS系统和大机ACCS等组成，以贝加莱PLC为控制核心，通过Powerlink、以太网及Profibus-DP等方式进行通信联系。
关键词：港口；堆取料机；远程操控；PLC
0 引言
散货装卸设备远程操控系统基于工业总线技术，通过PLC及上位机软件的开发，结合工业电视监控系统，对现场设备的运行实施监控，并实现对散货码头装卸设备的远程操控。该系统把散货装卸设备司机从封闭、狭小的司机室中解放出来，让司机能够在相对干净、舒适的中控室内完成各项操作。目前，我国大部分的散货码头装卸设备相对比较老旧，现代化程度比较低，如果增加远程操控系统，可提高码头设备的现代化控制程度。
1 远程操控系统方案设计
远程操控系统目前已被应用在日照港岚桥码头的堆取料机上，该系统主要由中控室RCCS控制系统、CCTV系统、RCMS系统和大机ACCS等组成。通过操作台将各种输入输出设备集成在一起，以便司机能够方便直观地操作。远程操控系统方案见图1。
2 控制系统
在中控室和大机各布置1套BRPLC，组成1套独立的控制系统。中控室RCCS系统与大机ACCS系统之间通过EthernetPowerlink协议进行通信，中控室触摸屏与RCCS系统之间通过以太网协议进行通信，ACCS系统与大机电控系统之间采用Profibus-DP通信。
开源实时通信技术EthernetPowerlink是用于解决工业控制及数据采集领域数据传输实时性的最新技术。Profibus-DP用于现场层高速数据的传送，主站周期性地读取从站的输入信息，并周期性地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性地传输用户数据外，Profibus-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信，以进行组态、诊断和报警处理。Profibus-DP能够在分散的外部设备之间高速传输数据，支持主-从系统、纯主站系统及多主多从混合系统等几种传输方式。
整个控制系统由操作人员通过控制台上的手柄、按钮及触摸屏等实现对堆场大机PLC的远程操作，操作手柄和按钮通过控制电缆连接至RCCS系统的输入模块。在触摸屏上设置操作流程及访问权限来防止系统的误操作，同时在面板上设置紧停按钮，在紧急情况下停止大机作业。控制系统见图2。
2.1 控制程序
通过使用BR平台所配套的AutomationStudio软件，为整个控制系统编写程序、设计人机交互界面，并且通过对硬件的组态和配置完成整个控制系统的组建。
AutomationStudio是BR自动化组件的编程环境，其包含控制器、运动控制和可视化等部分。它具有清晰的项目结构、多种编程语言和诊断工具等，能够最大效率地创建和管理项目。通过使用BR提供的标准库和系统中集成的IEC编程语言，能使工作流程更为高效。
程序逻辑界面截图见图3。通过树状结构的管理方式，可以方便地对整个程序进行查看和编写，在GLOBAL.var文件夹里包含程序中所有需要被全局使用的变量列表；在Libraries文件夹里包含控制程序中所有会应用到的库文件；在LandBridge文件夹中整个控制系统的主体文件被分为Stacker文件夹（包含堆料机所有的逻辑功能程序）、Reclaimer文件夹（包含取料机所有的逻辑功能程序）、Visu文件夹（包含人机交互的界面设计）和Joystick文件夹（包含外部操作手柄的逻辑功能程序）；在LibAsTCP1_ST文件夹中包含所有通信相关的逻辑功能程序。
程序配置界面截图见图4。在配置界面中，可以选择多种配置来实现程序的功能，例如：ACCS的配置文件就是针对堆料机或取料机上BRPLC的硬件配置；sim则是通过模拟仿真的软件配置；RCCS的配置文件针对的是中控室BRPLC的硬件配置。通过多配置途径，可以使用1台编程电脑来进行各种程序控制的调试工作。
整个控制系统的硬件组态截图见图5，可以直观地看到PLC硬件、CPU型号、通道地址及DI/DO模块等信息。
2.2 人机交互界面
通过使用AS自带的人机交互界面设计来满足各种操作功能的需要。日照岚桥项目所设计编写的界面截图见图6，可以通过一些内部控件来达到许多图形化功能设计。当按下触摸屏上的按钮后，可以改变按钮颜色、按钮文字、变量属性及页面等。
3 操作安全性
操作的安全性对于大型设备来说，一直是1个非常重要的因素，但是，安全性有时候与简便性又有所冲突。从技术角度来说，远程操作和本地操作其实并没有太大的区别，但在主观意识上，一般认为司机现场操作更具安全性。通过现代的多种监控设备，远程操作其实非常安全、简便。通过软硬件等设置来进行双重保护，避免因人为失误而导致的误动作，造成现场设备的事故。
在软件保护方面，程序设置登陆界面的口令和密码，用以限定操作人员的权限，只有有授权的人员才能登陆界面进行操作；对于一些保护性的按钮（控制合闸、紧停等），通过在控制程序中设置逻辑保护程序来避免因误操作而导致的非正常急停。
在硬件保护方面，通过CCTV系统、RCMS系统来进行实时的现场监控；另外，大机上的防碰撞功能和大机之间的防碰撞保护也增加操作的安全性。
4 CCTV系统
在整个远程操控系统中，CCTV系统作为操作者的眼睛，起到最直观的保护作用，在操作过程中最重要的工作状态都是通过CCTV系统来体现的。在日照港岚桥码头堆料机上，布置7个摄像头来观察现场情况。堆料机CCTV布置见图7，堆料机CCTV安装位置和作用见表1。在日照港岚桥码头取料机上，布置9个摄像头来观察现场情况。取料机CCTV布置见图8，取料机CCTV安装位置和作用见表2。
5 RCMS系统和一体化操作台
RCMS系统的作用就是远程显示大机上所有的设备状态和使用过程中出现的故障，方便操作人员掌握设备的运行情况。
将触摸屏、操作手柄、按钮、CCTV监控屏及RCMS监控屏等集成在1张操作台上，操作人员可以方便地借助多种信息终端来进行远程操控，也可以实时监控大机状态和运行情况。
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