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基于现场总线的散货码头变频控制系统防城港20~22#泊位为散货专业码头，输送物料主要为煤炭兼铁矿。防城港20~22#泊位主要工艺设备有皮带输送机、输送辅助设备、卸船机、装船机、斗轮堆取料机、装车楼等。为响应国家节能减排号召，三个泊位皮带输送机机均为变频驱动。

案例背景介绍

1 引言

防城港20~22#泊位为散货专业码头，输送物料主要为煤炭兼铁矿。防城港20~22#泊位主要工艺设备有皮带输送机、输送辅助设备、卸船机、装船机、斗轮堆取料机、装车楼等。为响应国家节能减排号召，三个泊位皮带输送机机均为变频驱动。

案例实施与应用情况

2 系统结构

对于系统结构设计，根据本工程工艺系统的特点及ControlNet总线的优势，按照国际自动化技术和现场总线控制系统的发展趋势，本着系统结构简单实用、技术先进、系统扩展方便、操作安全可靠、易于管理和维护等原则，设计成一个由计算机、PLC、变频器、现场总线、工业以太网等组成的多级、开放式集散型数据采集和监控管理系统。

防城港20~22#泊位中央控制系统控制网络采用三层网络结构。最上层为管理信息层，采用IEEE802.3标准协议，传输层基于TCP/IP以太网协议，主要连接工程师站、操作员站以及监控服务器，来实现与PLC的通信和数据交换、对生产过程进行监控，同时可用于企业信息网。本系统网络结构图如图1所示。图1 系统网络结构图

控制层采用工业以太网和ControlNet现场总线两种方式。工业以太网负责PLC与5台斗轮机、4台卸船机、2台装船机、装车楼以及污水站的通讯，用来实现信号联锁、数据交换、信息共享等。ControlNet现场总线用来实现PLC与远程I/O模块、变频器、皮带秤等设备的通讯。对于距离较短的远程站，主站与远程站之间采用同轴电缆作为通讯介质；为了保证通讯的可靠性，对于距离较长的远程站，主站与远程站采用光纤作为通讯介质，通过光纤中继器和光端机来完成光电信号的转换，以实现主从通讯。远程站内PLC与变频器，以及各个变频器之间采用同轴电缆连接起来。ControlNet现场总线网络结构如图2所示。

3　系统软、硬件设计

3.1　PLC系统

本工程选用Rockwell公司的ControlLogix L72系列PLC实现中控系统控制功能。系统中PLC主站1套（包括本地站）和I/O站6套。PLC本地站设在22A变电站电气室内，主机为双CPU热备冗余。其余6个电气室内各设有远程I/O站。通过主从通讯采集设备状态，控制设备启停，实现工艺流程高效运转，实现物料快捷准确输送。

3.2　变频系统

本系统变频器用来驱动皮带输送机，变频器选用ABB公司ACS800系列。ACS800变频器选配RCNA-01 ControlNet适配器配件，通过该适配器实现PLC与ACS800变频器之间的ControlNet通讯。变频器、适配器和PLC通过RsnetWorks forControlNet配置软件组态后才能建立ControlNet通讯。

变频器有两种控制方式：本地控制和远程控制。通过变频柜前面板的转换开关来选择控制方式。“本地”控制方式时，通过变频柜面板的启/停按钮来启动或停止皮带机，此方式只满足本机基本的保护需求（如拉线保护），无法与上下游设备建立联锁关系。远程控制方式为主要控制方式。远程控制方式下，PLC通过与变频器的通讯来控制变频器的启/停以及读取变频器的状态信息和数据信息。

变频器硬件控制回路包括DI和DO两部分。DI包括启/停信号、故障复位信号以及宏切换。启/停信号用来启动、停止变频器。故障复位信号用于当变频器发生可复位的故障时，对故障进行复位。宏切换用来切换变频器的控制地，选择变频器由本地操作或远程操作。DO用来向PLC输出变频器运行信号、故障信号。