西门子SINAUT远程通讯系统在海上作业平台的应用

2014/7/28 14:07:01

  由于海上作业平台的特殊地理位置,及分布在上海且比较分散。传统的通讯方式是基于卫星通讯的方式实现的。但是,作为一些海上作业平台的设备供应商,对他们来说专门租用卫星系统来做后期的远程维护工作,成本是非常高昂的。因此,他们希望能有一种成本较低的,又是比较安全可靠的一种通讯方式。这些设备供应商最后找到了西门子,西门子能提供这种经济的安全可靠的解决方案---SINAUT远程通讯系统。本文介绍了西门子SINAUT实现远程通讯的步骤及工程实现方法。

  1 .远程数据采集和远程编程维护的需求和概念

  在一些特殊的行业,比如:水行业中的泵站远程监控,石油天然气行业中的输油输气管线阀室控制,等等。在这些场合中,专门铺设光缆或是建立卫星通讯系统都不是最好的选择。这就提出了一个新的要求,这个远程通讯系统还必须满足以下的用户需求:

  ※快速、灵活的数据通讯

  ※智能、高效的工程

  ※基于自动化控制系统的操作员控制和监视

  ※通过OPC 接口连接其它控制中心系统

  ※远程编程

  ※数据安全 — 最高优先级

  ※全自动时间戳

  ※可以升级、经济高效

  那西门子的SINAUT远程通讯系统,就是最好的选择。它满足了以上的所有要求,能给客户带来直接的利益。

  2.基于西门子SINAUT远程通讯系统的实现

  SINAUT远程通讯系统是基于SIMATIC自动化平台的通讯系统,所以它和西门子的PLC或是DCS系统有着很好的系统互通性。在选择传输网络方面,它不仅可以选择经典的WAN(专用线,模拟电话网络,数字ISDN,等),也可以选择基于IP的WAN(以太网或IWLAN,DSL 的因特网,GPRS网络,等)。不仅在调试阶段中,而且在运行过程中也可以通过SINAUT 远程控制网络轻松地执行 RTU 的程序更改或远程诊断,无需中断正在进行的过程数据通讯。这可以节约访问和部署维护人员,还可形成全新的服务理念基础。

  毫无疑问,SINAUT包括了防止篡改和丢失数据的安全组件。每个SINAUT传输模块均具有可存储几千个数据消息帧的大容量内存。这样可以克服传输链路暂时故障的问题。拨号网络的优势:减少不必要的数据链路数量。

  为了后续正确归档控制系统中的过程数据,所有数据消息帧均带有始发点时间戳。整个网络自动同步(DCF77 或GPS 控制),包括夏令时或冬令时的改变。

  基于SIMATIC的一致设计可以确保工厂投资的长期性和经济性,保证兼容早期和未来的系统。

  下面,结合实例,我们来说明SINAUT远程通讯系统的操作步骤。

  我们要实现上图的通讯模式,我们可以把整个通讯的物理链路划分成如下区域,每个区域的网段是不一样的,如下图:

  不同网段的通讯,是要靠网管IP实现的。所以,在这个系统里,要涉及的各个网段还是比较多的。因此,我们最好做一张IP地址表,如下图:

  有了这张IP地址表,可以清晰得帮助我们在后面的步骤里,正确得设置相应的IP地址。

  2.1 设置S612/613安全模块和MD741-1 GPRS调制解调器。

  这步的主要目的是,通过设置S612/613安全模块和MD741-1 GPRS调制解调器,使它们之间建立基于IPsec加密协议的VPN通道。这样就保证了,服务器或是维护站PC和远程站RTU之间的通讯数据在因特网上传输时的安全性。

  上图就是配置S612/613安全模块的界面,我们可以把VPN的组件,都放在这个界面做参数设置。然后建立不同的VPN Group,再把属于不同VPN的组件拖入相对应的VPN Group。通过此界面,我们还可以把配置好的VPN设置信息,下载到S612/613安全模块。

  那我们如何下载MD741-1模块的信息呢?我们需要通过MD741-1模块内建的web管理界面,把VPN的信息载入该模块。如,下图:

  在正确配置MD741-1的参数,如:中心站的固定公网IP地址,VPN远程认证文件,本地网段和远程网段,等信息后。通过保存按键,MD741-1模块记载了本身的VPN信息和中心站的VPN信息。

  待MD741-1模块内的SIM卡(例如,开通GPRS的中国移动SIM卡)工作正常,接入GPRS网络后,等待大概15 ~ 30s后,你会发现S612/613安全模块和MD741-1模块已经建立了VPN连接。这时,登陆MD741-1模块的web管理界面,你能看到VPN的状态,如上图。

  2.2 组态STEP7硬件配置和组态SINAUT ST7远程连接。

  接下来,我们还需要在STEP7的NetPro管理界面,去添加远程S7-300站的TIM模块。并且在这个界面,可以组态各个TIM远程通讯模块的通讯连接。编译之后,可以下载到硬件里面去。这里主要是让PLC知道,TIM模块间是怎么连接的。

  接下来,我们就可以在SINAUT ST7的配置软件里,打开此项目的程序。在这里,我们可以配置中心站和所有子站的连接,也可以配置管理所有子站。

  配置完信息后,SINAUT ST7可以自动的把这些信息编译保存到STEP7的项目目录里面。然后,我们可以通过STEP7去下载信息至PLC里面。

  待系统装载了最新的信息,正常运行后,这时你就可以在中心站访问远程站的PLC了。可以达到远程编程和维护的目的了。

  2.3 组态SINAUT ST7cc远程连接。

  SINAUT ST7cc这个软件是用来为WinCC变量服务的。接下来,我们就需要在SINAUT ST7cc的管理界面里,配置WinCC需要用到的tag变量了。如图:

  PLC的变量和ST7cc的变量是要对应的。

  各种数据都对应PLC的变量。通过这个软件,可以自动导出excel文件,以供WinCC使用。

  2.4 组态WinCC项目,实现远程数据采集和监控。

  在这一步,我们就可以导入从SINAUT ST7cc导出的excel文件。然后,我们就可以使用这些变量标签,去组态我们的HMI画面。

  我们把WinCC监控画面都做好了之后,我们就可以运行WinCC 操作画面。这时,我们就可以远程看到所有远程站的状态,报警,趋势,还可以远程操作泵阀等控制目标。至此,我们就完成了SINAUT系统的远程数据采集和远程维护的配置步骤。

  3.结束语

  本文阐述了如何通过西门子的SINAUT远程通讯系统,来实现在海上作业平台的远程数据采集和远程维护的应用。西门子提供了方便的,安全的,高效的,可升级的远程通讯完美解决方案。我们应用SINAUT已实现了水处理,油气输送等多行业的远程通讯任务,希望本文对大家有所裨益,共同推动SINAUT的工业应用。

  参考文献:

  [1] SINAUT产品手册。西门子公司,2010.

  [2] SINAUT ST7远程通讯组态帮助手册。西门子公司,2010.

图一:海上作业平台

图二:远程通讯系统概念图

图三:SINAUT远程通讯系统的操作步骤

 

图四:整个通讯的物理链路划分

图五:IP地址表

图六:配置S612/613安全模块的界面

图七:MD741-1模块内建的web管理界面

图八:VPN的状态

图九:NetPro管理界面

图十:项目目录界面

图十一:SINAUT ST7cc的管理界面

图十二:各种数据对应PLC的变量

图十三:组态HMI画面

图十四:SINAUT系统配置

  

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