由于海上作業平臺的特殊地理位置,及分布在上海且比較分散。傳統的通訊方式是基于衛星通訊的方式實現的。但是,作為一些海上作業平臺的設備供應商,對他們來說專門租用衛星系統來做后期的遠程維護工作,成本是非常高昂的。因此,他們希望能有一種成本較低的,又是比較安全可靠的一種通訊方式。這些設備供應商最后找到了西門子,西門子能提供這種經濟的安全可靠的解決方案---SINAUT遠程通訊系統。本文介紹了西門子SINAUT實現遠程通訊的步驟及工程實現方法。
1.遠程數據采集和遠程編程維護的需求和概念
在一些特殊的行業,比如:水行業中的泵站遠程監控,石油天然氣行業中的輸油輸氣管線閥室控制,等等。在這些場合中,專門鋪設光纜或是建立衛星通訊系統都不是最好的選擇。這就提出了一個新的要求,這個遠程通訊系統還必須滿足以下的用戶需求:
※快速、靈活的數據通訊
※智能、高效的工程
※基于自動化控制系統的操作員控制和監視
※通過OPC 接口連接其它控制中心系統
※遠程編程
※數據安全 — 最高優先級
※全自動時間戳
※可以升級、經濟高效
那西門子的SINAUT遠程通訊系統,就是最好的選擇。它滿足了以上的所有要求,能給客戶帶來直接的利益。
2.基于西門子SINAUT遠程通訊系統的實現
SINAUT遠程通訊系統是基于SIMATIC自動化平臺的通訊系統,所以它和西門子的PLC或是DCS系統有著很好的系統互通性。在選擇傳輸網絡方面,它不僅可以選擇經典的WAN(專用線,模擬電話網絡,數字ISDN,等),也可以選擇基于IP的WAN(以太網或IWLAN,DSL 的因特網,GPRS網絡,等)。不僅在調試階段中,而且在運行過程中也可以通過SINAUT 遠程控制網絡輕松地執行 RTU 的程序更改或遠程診斷,無需中斷正在進行的過程數據通訊。這可以節約訪問和部署維護人員,還可形成全新的服務理念基礎。
毫無疑問,SINAUT包括了防止篡改和丟失數據的安全組件。每個SINAUT傳輸模塊均具有可存儲幾千個數據消息幀的大容量內存。這樣可以克服傳輸鏈路暫時故障的問題。撥號網絡的優勢:減少不必要的數據鏈路數量。
為了后續正確歸檔控制系統中的過程數據,所有數據消息幀均帶有始發點時間戳。整個網絡自動同步(DCF77 或GPS 控制),包括夏令時或冬令時的改變。
基于SIMATIC的一致設計可以確保工廠投資的長期性和經濟性,保證兼容早期和未來的系統。
下面,結合實例,我們來說明SINAUT遠程通訊系統的操作步驟。
我們要實現上圖的通訊模式,我們可以把整個通訊的物理鏈路劃分成如下區域,每個區域的網段是不一樣的,如下圖:
不同網段的通訊,是要靠網管IP實現的。所以,在這個系統里,要涉及的各個網段還是比較多的。因此,我們最好做一張IP地址表,如下圖:
有了這張IP地址表,可以清晰得幫助我們在后面的步驟里,正確得設置相應的IP地址。
2.1 設置S612/613安全模塊和MD741-1 GPRS調制解調器。
這步的主要目的是,通過設置S612/613安全模塊和MD741-1 GPRS調制解調器,使它們之間建立基于IPsec加密協議的VPN通道。這樣就保證了,服務器或是維護站PC和遠程站RTU之間的通訊數據在因特網上傳輸時的安全性。
上圖就是配置S612/613安全模塊的界面,我們可以把VPN的組件,都放在這個界面做參數設置。然后建立不同的VPN Group,再把屬于不同VPN的組件拖入相對應的VPN Group。通過此界面,我們還可以把配置好的VPN設置信息,下載到S612/613安全模塊。
那我們如何下載MD741-1模塊的信息呢?我們需要通過MD741-1模塊內建的web管理界面,把VPN的信息載入該模塊。如,下圖:
在正確配置MD741-1的參數,如:中心站的固定公網IP地址,VPN遠程認證文件,本地網段和遠程網段,等信息后。通過保存按鍵,MD741-1模塊記載了本身的VPN信息和中心站的VPN信息。
待MD741-1模塊內的SIM卡(例如,開通GPRS的中國移動SIM卡)工作正常,接入GPRS網絡后,等待大概15 ~ 30s后,你會發現S612/613安全模塊和MD741-1模塊已經建立了VPN連接。這時,登陸MD741-1模塊的web管理界面,你能看到VPN的狀態,如上圖。
2.2 組態STEP7硬件配置和組態SINAUT ST7遠程連接。
接下來,我們還需要在STEP7的NetPro管理界面,去添加遠程S7-300站的TIM模塊。并且在這個界面,可以組態各個TIM遠程通訊模塊的通訊連接。編譯之后,可以下載到硬件里面去。這里主要是讓PLC知道,TIM模塊間是怎么連接的。
接下來,我們就可以在SINAUT ST7的配置軟件里,打開此項目的程序。在這里,我們可以配置中心站和所有子站的連接,也可以配置管理所有子站。
配置完信息后,SINAUT ST7可以自動的把這些信息編譯保存到STEP7的項目目錄里面。然后,我們可以通過STEP7去下載信息至PLC里面。
待系統裝載了最新的信息,正常運行后,這時你就可以在中心站訪問遠程站的PLC了??梢赃_到遠程編程和維護的目的了。
2.3 組態SINAUT ST7cc遠程連接。
SINAUT ST7cc這個軟件是用來為WinCC變量服務的。接下來,我們就需要在SINAUT ST7cc的管理界面里,配置WinCC需要用到的tag變量了。如圖:
PLC的變量和ST7cc的變量是要對應的。
各種數據都對應PLC的變量。通過這個軟件,可以自動導出excel文件,以供WinCC使用。
2.4 組態WinCC項目,實現遠程數據采集和監控。
在這一步,我們就可以導入從SINAUT ST7cc導出的excel文件。然后,我們就可以使用這些變量標簽,去組態我們的HMI畫面。
我們把WinCC監控畫面都做好了之后,我們就可以運行WinCC 操作畫面。這時,我們就可以遠程看到所有遠程站的狀態,報警,趨勢,還可以遠程操作泵閥等控制目標。至此,我們就完成了SINAUT系統的遠程數據采集和遠程維護的配置步驟。
3.結束語
本文闡述了如何通過西門子的SINAUT遠程通訊系統,來實現在海上作業平臺的遠程數據采集和遠程維護的應用。西門子提供了方便的,安全的,高效的,可升級的遠程通訊完美解決方案。我們應用SINAUT已實現了水處理,油氣輸送等多行業的遠程通訊任務,希望本文對大家有所裨益,共同推動SINAUT的工業應用。
參考文獻:
[1] SINAUT產品手冊。西門子公司,2010.
[2] SINAUT ST7遠程通訊組態幫助手冊。西門子公司,2010.
圖一:海上作業平臺
圖二:遠程通訊系統概念圖
圖三:SINAUT遠程通訊系統的操作步驟
圖四:整個通訊的物理鏈路劃分
圖五:IP地址表
圖六:配置S612/613安全模塊的界面
圖七:MD741-1模塊內建的web管理界面
圖八:VPN的狀態
圖九:NetPro管理界面
圖十:項目目錄界面
圖十一:SINAUT ST7cc的管理界面
圖十二:各種數據對應PLC的變量
圖十三:組態HMI畫面
圖十四:SINAUT系統配置