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一、項目簡介
項目所在地位於深圳市鹽田區鹽田國際集裝箱碼頭有限公司(YICT)。其港口大型機械主要包括岸橋（岸邊橋式集裝箱起重機）和場橋（堆場橋式集裝箱起重機），兩種大型機械的控製係統主要由GE9030/9070、YASKAWA CP317/CP316、FUJI70/120和ABB AC800M等四個係列的PLC組成，總計192台。由於現場監控設備的類型和數量很多，因此為了統一數據采集的接口，港口大型移動機械監控係統以工業實時以太網為基礎，通過OPC的通訊方式采集各個類型PLC的數據。然後WinCC以OPC客戶端的方式讀取OPC服務器中的數據，並通過無線模式將數據發送到移動手持終端上，從而實現堆港口大型移動機械設備的實時數據采集和狀態監控。
二、係統介紹
2.1 係統需求
基於鹽田國際集裝箱碼頭現有的無線局域網絡所覆蓋的有效工作範圍內，本係統需要滿足和實現如下功能：
（1）係統中所有的岸橋和場橋必須組網進入港口大型移動機械監控係統（以下簡稱MCMS（Mobile Crane Monitoring System））；
（2）所有岸橋和場橋的數據必須通過統一的通訊協議采集到同一監控平台上。
（3）服務器通過WinCC的B/S模式，利用無線以太網絡將項目發布到現場的移動手持終端（MPC）上。
（4）工程人員能通過手持MPC（Mobile Personal Computer）利用YICT的無線局域絡，從服務器上讀取各岸橋和場橋的監控數據並進行必要的控製；
2.2 控製係統構成
除以上所描述的係統需求外，現場邏輯控製和采集係統的硬件組成由下圖加以說明：
圖 1 控製係統構成
（1）係統中所有PLC均通過有線或無線的方式接入到現有的以太網絡中；
（2）1#、2#和3# 為OPC服務器，在采集PLC數據的同時提供OPC服務；
（3）4# 、5# 分別為WinCC報警和實時數據采集服務器從OPC服務器獲取數據，同時還作為WinCC Server發送數據；
（4）6# 為WinCC Client & WEB Server服務器，負責將采集到的數據以WEB的方式發送出去；
（5）最後，現場的手持移動終端作為WEB Client接收並顯示來自WEB服務器上的數據；
三、係統功能實現
MCMS係統功能的實現主要由以下步驟組成：即首先現場不同型號的PLC數據會被采集到指定的OPC服務器中，其次WinCC 報警采集服務器和WinCC實時數據采集服務器作為OPC客戶端讀取OPC服務器中的數據，再次WinCC C/S客戶端在讀取WinCC OPC客戶端數據的同時將其以WEB的形式發送出去，最後手持移動終端作為WEB客戶端讀取並顯示從WEB服務器發送過來的數據。
3.1 數據采集功能的實現
3.1.1 OPC方式采集現場PLC數據
由於本係統涉及的PLC型號眾多，因此采用目前比較成熟的OPC通訊技術實現對數據的采集。在OPC服務器中安裝Citect、KEP Server和ABB OPC Server三種軟件分別采集GE9030、YASKAWA、FUJI和ABB四種型號PLC中的數據。同時，WinCC作為OPC Client從OPC服務器中統一讀取實時數據。
3.1.2 WinCC結構變量和畫中畫的方式處理數據
本(ben)係(xi)統(tong)監(jian)控(kong)的(de)港(gang)口(kou)機(ji)械(xie)主(zhu)要(yao)由(you)岸(an)橋(qiao)和(he)場(chang)橋(qiao)兩(liang)種(zhong)組(zu)成(cheng)。同(tong)類(lei)機(ji)械(xie)的(de)監(jian)控(kong)信(xin)息(xi)和(he)畫(hua)麵(mian)布(bu)局(ju)基(ji)本(ben)一(yi)致(zhi)，因(yin)此(ci)在(zai)組(zu)態(tai)時(shi)可(ke)以(yi)運(yun)用(yong)畫(hua)麵(mian)模(mo)版(ban)和(he)結(jie)構(gou)變(bian)量(liang)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)實(shi)現(xian)對(dui)同(tong)類(lei)機(ji)械(xie)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)和(he)監(jian)控(kong)。即(ji)在(zai)顯(xian)示(shi)同(tong)類(lei)機(ji)械(xie)中(zhong)不(bu)同(tong)編(bian)號(hao)的(de)港(gang)口(kou)設(she)備(bei)時(shi)，隻(zhi)需(xu)編(bian)輯(ji)一(yi)套(tao)畫(hua)麵(mian)和(he)一(yi)段(duan)腳(jiao)本(ben)程(cheng)序(xu)，通(tong)過(guo)更(geng)改(gai)結(jie)構(gou)變(bian)量(liang)的(de)前(qian)綴(zhui)來(lai)完(wan)成(cheng)對(dui)變(bian)量(liang)的(de)采(cai)集(ji)和(he)監(jian)控(kong)。以(yi)下(xia)是(shi)以(yi)17號岸橋為例按鈕腳本程序：
#include "apdefap.h"
void onClick(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName)
{
SetTagByte("QC_num",17);
OpenPicture("QCstart.Pdl");
SetPropChar("QCstart.Pdl","PW","TagPrefix","QC17.");
SetPropChar("QCstart.Pdl","PW","PictureName","QC_GE_View.Pdl");
SetPropChar("QCstart.Pdl","ButtonPic","TagPrefix","QC17.");
SetPropChar("QCstart.Pdl","ButtonPic","PictureName","QC_GE_Button.Pdl");
SetPropChar("QCstart.Pdl","Alarm","MsgFilterSQL","TEXT4 LIKE 'QC17'");
}
3.2 WinCC C/S模式實現
由於係統涉及的設備眾多，監控數據十分龐大，因此為了保證係統的穩定運行，我們采用將WinCC的畫麵組態與數據采集相分離，且在數據采集中將報警數據與生產數據信息相分離，從而保證係統的穩定性和可靠性。
3.2.1 服務器端的設置
首先服務器端需安裝WinCC Server的授權，同時在項目中注冊訪問服務器的客戶端名稱，其次將計算機設置為WinCC多用戶模式並配置遠程管理權限1000和1001，最後點擊Server Data生成服務器數據包，生成數據包完成後設置數據更新的方式，即完成服務器的組態。其過程如圖2所示：
圖2 C/S模式服務器設置
3.2.2 客戶機端的設置
將(jiang)服(fu)務(wu)器(qi)的(de)工(gong)程(cheng)複(fu)製(zhi)到(dao)客(ke)戶(hu)機(ji)上(shang)，刪(shan)除(chu)工(gong)程(cheng)中(zhong)所(suo)有(you)的(de)外(wai)部(bu)變(bian)量(liang)和(he)報(bao)警(jing)，同(tong)時(shi)將(jiang)工(gong)程(cheng)設(she)置(zhi)成(cheng)客(ke)戶(hu)機(ji)工(gong)程(cheng)，然(ran)後(hou)利(li)用(yong)網(wang)上(shang)鄰(lin)居(ju)的(de)方(fang)式(shi)將(jiang)服(fu)務(wu)器(qi)的(de)的(de)數(shu)據(ju)包(bao)導(dao)入(ru)到(dao)客(ke)戶(hu)機(ji)工(gong)程(cheng)中(zhong)，這(zhe)樣(yang)完(wan)成(cheng)客(ke)戶(hu)機(ji)工(gong)程(cheng)的(de)組(zu)態(tai)。其(qi)過(guo)程(cheng)如(ru)圖(tu)3所示：
圖 3 C/S模式客戶機設置
3.3 WinCC B/S模式實現
3.3.1 WinCC B/S網絡的設置
由於本係統建立在已有的鹽田國際網絡係統之中，該網絡主要有以下三個部分組成：公(gong)司(si)的(de)辦(ban)公(gong)網(wang)絡(luo)，港(gang)口(kou)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)網(wang)絡(luo)和(he)無(wu)線(xian)局(ju)域(yu)網(wang)網(wang)絡(luo)。本(ben)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)涉(she)及(ji)到(dao)的(de)網(wang)絡(luo)為(wei)港(gang)口(kou)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)網(wang)絡(luo)和(he)無(wu)線(xian)局(ju)域(yu)網(wang)絡(luo)。而(er)這(zhe)兩(liang)部(bu)分(fen)的(de)網(wang)絡(luo)具(ju)有(you)如(ru)下(xia)特(te)點(dian)：
（1）港gang口kou機ji械xie設she備bei網wang絡luo與yu無wu線xian局ju域yu網wang之zhi間jian有you硬ying件jian防fang火huo牆qiang的de隔ge離li連lian接jie，同tong時shi鹽yan田tian國guo際ji集ji裝zhuang箱xiang碼ma頭tou為wei了le保bao證zheng網wang絡luo係xi統tong的de安an全quan在zai防fang火huo牆qiang中zhong禁jin用yong了le網wang絡luo鄰lin居ju的de協xie議yi；
（2）無線局域網絡主要應用於集裝箱信息管理係統，本係統在無線端部分借用該網絡進行數據傳輸；
（3）港口機械設備網絡與無線局域網不再同一網段內，分屬於兩個不同的網絡係統；
（4）無線局域網采用2.4GHz頻段，傳輸的速率在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps和1Mbps中切換，一般在工作在2Mbps和1Mbps；
（5）無線局域網中運行的設備已經達到800多台設備。
由於防火牆禁用網絡鄰居協議因此MPC（Mobile Personal Computer）無法在無線局域網絡內實現與港口機械設備網絡內WinCC服務器之間的遠程C/S模式，而WinCC B/S模式隻需要開通通用的IE瀏覽器端口號（80）即可，而鹽田國際的防火牆已經開通了該網絡端口。因此，本係統采用WinCC的B/S傳輸模式實現對遠程實時數據的顯示和管理。
由於港口機械設備網絡和無線局域網絡不在同一網段內，因此需要將港口機械設備網絡內WinCC Web服務器的IP地址映射到無線局域網的網段上，實現通訊連接。同時將MPC中的無線網卡按照無線局域網的相關配置設置連接網絡名及登錄用戶密碼，完成MPC進網配置。
同時由於應用該網絡的設備已經達到800多台，因此可用的網絡資源十分有限。為了保證本係統的可靠性、wendingxingheshishixing，jiuxuyaohuoquxiangduiwendingdewangluodaikuan，erwangluodaikuandedaxiaoqujueyuwuxianxinhaodeqiangdu，qiangduyueqiang，huoqudedaikuanyueda。yincibenxiangmuzhongjiangMPC的無線網卡設置外接天線，同時在裝有MPC的小車外部安裝車載天線，從而有效的解決了無線信號的穩定性和可靠性。
3.3.2 服務器端的設置
要將WinCC項目以Web的形式發布到無線網絡上，服務器端還需安裝西門子的Web Navigator軟件和授權，同時開啟操作係統的IIS服務。在安裝軟件的過程中按照提示步驟需要設置Web服務器的IP地址和輸出端口號，創建Web發布的站點，設置IIS服務生成動態網頁瀏覽（ASP），最後配置客戶端的用戶訪問權限即完成服務器端的組態。如圖4所示。
圖 4 B/S模式服務器端設置圖
3.3.3 客戶機端的設置
在客戶機（MPC）上直接運行IE瀏覽器，輸入在服務器上配置的用戶名和密碼後，係統會提示用戶下載和安裝用於WinCC Web發布的客戶端控件，然後設置IE的安全權限，即完成客戶機端的組態。如圖5所示。再次輸入Web服務器的IP地址即實現WinCC的B/S瀏覽模式。
圖5 B/S模式客戶端設置
四、結束語
在本套數據采集與監控係統中，集中體現了WinCC的三大特點：其一，由於監控的數據量很大，而且具有一定的規律性，在變量處理上充分利用WinCC結構變量的功能；其二，由於監控畫麵具有一定的相似性，因此在畫麵組態上充分利用了畫麵模版和畫中畫的功能；其三，在監控結構層次的實現中不僅使用了WinCC的C/S架構和B/S架構，在集成第三方控製產品所使用的OPC技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)也(ye)顯(xian)示(shi)了(le)較(jiao)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)，且(qie)運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)，維(wei)護(hu)性(xing)高(gao)，將(jiang)現(xian)場(chang)監(jian)控(kong)和(he)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)兩(liang)大(da)功(gong)能(neng)很(hen)好(hao)的(de)展(zhan)示(shi)出(chu)來(lai)，在(zai)目(mu)前(qian)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)化(hua)的(de)工(gong)業(ye)現(xian)成(cheng)扮(ban)演(yan)了(le)及(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)角(jiao)色(se)。
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