1 引言
港口膠帶運輸機集中監(jiān)視控制系統(tǒng)（以下簡稱集控系統(tǒng)）的安全可靠性將直接影響到港口的經濟效益。為此，實現系統(tǒng)的綜合保護和集中監(jiān)控，是十分必要的。
以PCC為核心的集控系統(tǒng)與調度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起，構成一個完整的操作、調度、監(jiān)視網絡，實現對整個系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控。該系統(tǒng)的實施，提高了港口貨物輸送的生產效率，降低了設備事故率并縮短了故障處理時間，還精簡了現場操作人員，提高了港口的整體經濟效益。
2 集控系統(tǒng)及其數據通訊網絡的構成和功能
2.1 系統(tǒng)構成
作為傳統(tǒng)PLC產品的有益補充－－ PCC（Programmable Computer Controller）即可編程計算機控制器是由奧地利貝加萊公司(B&R)于1994年率先推出的。它與PLC（可編程序控制器）和IPC（工業(yè)控制計算機）相比，既具有PLC的高可靠性、堅固性、靈活性和易擴展性，同時又擁有IPC的運算能力強、實時性好、編程方便的特點，也就是說，它融合了PLC和IPC的優(yōu)勢，特別是在人機交互、軟件編程、調試環(huán)境及在線調試監(jiān)測等方面具有一定的優(yōu)勢。
自上世紀90年代末，可編程計算機控制器（PCC）技術進入我國自動化領域以來，已經越來越廣泛地應用于我國的各類工業(yè)和其它行業(yè)，隨著國內一些重要水電輔機企業(yè)在調速器和勵磁控制方面的廣泛應用，其性能也得到越來越多的用戶青睞和認可。PCC技術已經逐漸掀起了一股自動化技術創(chuàng)新的潮流。
由于它具備了許多獨特的優(yōu)勢，較好地解決了工業(yè)控制領域中大家普遍關心的可靠、安全、靈活、方便和經濟等問題，使PCC正逐漸成為目前工業(yè)自動化領域中的最優(yōu)化選擇方案之一?；谕ㄓ嵰约皵U展能力方面的考慮，銅陵港口膠帶運輸機集控系統(tǒng)選擇了貝加萊公司的PCC 2005系列可編程計算機控制器（采用高性能Pentium級CPU模塊）作為該系統(tǒng)的主要控制核心，同時使用了多臺2003系列緊湊、高速型PCC（CP474型CPU模塊）作為各現場控制分站的控制部件及遠程I/O，它們與其它現場控制/檢測設備、集中監(jiān)控系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等配合，實現對該系統(tǒng)內多條皮帶輸送機全過程的監(jiān)控、監(jiān)測，構成了一個性能優(yōu)良、操作方便的港口膠帶運輸機集中監(jiān)視控制系統(tǒng)。
PCC控制器主要包括CPU模塊、數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、高速計數器模塊等，作為主控原件它具有防潮、抗干擾能力強、現場易編程、易擴展，支持高級語言編程和基本免維護等優(yōu)點，并能夠實現軟件模塊化、自動檢測系統(tǒng)故障和遠程維護診斷等功能。此外，還可采用PCC自帶的通訊接口組成數據傳輸網絡（以太網、現場總線及自由串口），實現不同方式的數據通訊。
該集控系統(tǒng)采用分布式控制結構，由現場控制（主要含多個控制站及現場控制/檢測設備）和集中控制（主要含服務器、操作員站、工程師站、監(jiān)控中心和監(jiān)視屏）兩大部分構成。集中控制部分設于中央控制室,它與現場控制站之間的數據通訊采用以太網（TCP/IP協(xié)議），集中控制與綜合操作臺的監(jiān)控上位機之間同樣也通過以太網（TCP/IP）實現數據通訊；現場主控制站與各控制分站之間采用工業(yè)以太網實現數據通訊；現場控制站與傳感器之間通過現場總線進行連接(采用Modbus以及自由口通訊協(xié)議)；現場控制部分承擔對現場設備的控制和數據采集任務。該系統(tǒng)的通訊網絡主要采用工業(yè)以太網，在通訊距離長于1200米的兩個控制站之間必須加裝中繼器，在膠帶機端頭設置現場控制站。通過監(jiān)控網絡，可對整個系統(tǒng)的設備進行監(jiān)視和集中控制。其系統(tǒng)結構如圖1所示。
2.2 系統(tǒng)功能及特點
該系統(tǒng)采用實時監(jiān)控網絡結構，具備有完善的生產監(jiān)控管理功能，對膠帶運輸主要環(huán)節(jié)及相關輔助環(huán)節(jié)的生產過程進行實時數據采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印，對膠帶運輸系統(tǒng)進行遠程集中監(jiān)控，同時配合工業(yè)電視系統(tǒng)實現安全圖像監(jiān)視，以確保人員及設備的安全。
監(jiān)控系統(tǒng)實施后，操作員可以在中控室操作員站上監(jiān)視和控制膠帶運輸機的生產過程，完成對皮帶運輸機生產及相關環(huán)節(jié)的“遙測、遙信和遙控”，實現散貨皮帶運輸生產系統(tǒng)的綜合自動化。該系統(tǒng)的主要功能及特點如下所述：
（1）實時運行參數監(jiān)測。各監(jiān)控系統(tǒng)實時采集生產工況與工藝參數，采用圖形、報表的形式來顯示系統(tǒng)的實時工況及目前產量、倉儲等。
（2）實時過程控制。分析采集的參數，各系統(tǒng)自動完成過程控制，或由操作員手動操作控制。
（3）歷史數據查詢。以上實時生產監(jiān)測數據均可存貯于服務器中的生產數據歷史數據庫中，可實現歷史數據重顯、歷史趨勢曲線分析，以及通過直方圖、餅圖等進行綜合分析。
（4）設備故障及模擬量超限報警。當設備故障或模擬量超限時，生產監(jiān)測及管理網絡同步顯示故障設備名稱，并可實現語音報警、實時打印故障等功能。將該故障信息存入服務器中的故障信息數據庫，供以后離線統(tǒng)計分析用。
（5）優(yōu)化生產計劃。在網絡服務器中建立了綜合歷史數據庫，定時將生產、經營等數據存入數據庫中，制作計劃和生產完成情況的趨勢分析圖表，為今后的生產計劃提供參考；根據外運下達計劃和設備實際狀態(tài)、倉儲煤量，合理安排生產計劃和設備維修計劃，以最大限度地減少對生產的影響。
（6）選用先進的控制器，系統(tǒng)的實時性好，可靠性高，數據處理速度快。采用全分布式控制結構，系統(tǒng)具有較高的可靠性。當地面部分出現控制故障時，井下部分仍可實現集控運行，距離雖遠但通訊網絡速度快，可靠性高，人機界面直觀友好，操作簡便，功能齊全。
（7）減少布線成本。由于大量采用遠距離通訊網絡，大大減少了電纜用量，降低了布線成本，節(jié)約了費用?？刂破骱途W絡的可靠性高，維護工作量小，運行費用低，系統(tǒng)擴展也十分方便，可隨時增加節(jié)點，并通過網絡在中控室在線修改程序。
2.3 服務器
該系統(tǒng)配置服務器一臺，承擔應用服務器和實時及歷史數據服務器的綜合任務。在該服務器中存儲較復雜的算法和程序，處理復雜計算程序；在其中建立實時數據庫、歷史數據庫和故障信息數據庫，以存儲采集到的實時數據、歷史數據和故障信息，并在需要時調出歷史數據以供離線統(tǒng)計分析用。
2.4 操作員工作站
根據監(jiān)控子系統(tǒng)的功能，在監(jiān)控中心設置膠帶運輸系統(tǒng)操作員監(jiān)控工作站，它們的功能主要有：
（1）根據操作人員的不同崗位，設置不同的操作權限，各司其職；提供交互式全中文界面的操作平臺，實現各子系統(tǒng)設備運行狀態(tài)及工藝參數的直觀動態(tài)顯示；根據工藝流程及聯鎖關系分別實現各子系統(tǒng)的自動/手動/本地控制。
（2）實時設定各種運行、生產工藝參數；實時監(jiān)視各子系統(tǒng)設備的運行參數及狀態(tài)，同時將各參數數據存貯在硬盤上，并將必要的數據上傳至數據服務器；實時監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當前狀態(tài)及測量數據；對各臺設備及重要傳感器的故障狀態(tài)實時報警，采用聲光報警方式，并且打印報警信息，同時將報警信息存貯入數據服務器，便于統(tǒng)一管理及以后對報警信息進行分析；隨時查詢、打印實時趨勢曲線以及規(guī)定的任意時間段內的歷史趨勢曲線； 隨時查詢、打印規(guī)定的任意時段內的歷史數據報表。
2.5 工程師工作站
工程師站除具有操作員工作站的一切功能（需授權）外，還具有以下功能：
（1）根據工藝的調整在線修改PCC控制器的應用程序，以適應新工藝的需要。
（2）將監(jiān)控系統(tǒng)中有關數據進行轉換，并輸入港口的信息管理系統(tǒng)中。
（3）設置彩色打印機，打印實時彩色畫面及彩色趨勢圖。
（4）當某個子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時，可立即通過設定操作人員權限，將工程師站轉換成為該子系統(tǒng)的操作員工作站。
3 膠帶運輸機的控制和監(jiān)視
3.1設計原則和主要技術要求
該系統(tǒng)由膠帶運輸機、皮帶給料機等基本工藝設備組成，利用控制設備、通訊模塊以及打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、料位等保護裝置,實現皮帶運輸機集中控制與監(jiān)測的要求。設計原則和主要技術要求如下：
（1）實現膠帶運輸機系統(tǒng)的集中監(jiān)控，實時監(jiān)控設備狀態(tài)和運行參數，并顯示數據曲線，對重要信息記錄存盤。
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