一 項目簡介：

巴帕南河位于泰國南部的洛坤府境內，共有6條支流，流域面積含蓋了7個縣，最終在洛坤匯聚成主河道流入泰國灣。泰國王室為了減輕該地區洪水水患，阻止由于海水倒灌造成的土地鹽堿化，確保人畜飲用和農田灌溉所需淡水的儲量，決定出資在巴帕南縣修建該水利工程。本工程主要包括：修建一座排水閘和4條排水河道、一座雙向船閘、本區域內的高速公路及橫跨主河道的開啟式高架公路橋。

排水閘有10孔閘門，其中6孔為單扉門（泄洪門），4孔雙扉門（調節門）。同時，還附加了2孔魚梯閘門。船閘為雙向人字閘門，由上閘首、閘室和下閘首組成。每座閘首包括兩套人字門以滿足上游水位高或下游水位高兩種情況下的船只通航。高架公路橋為開啟式，正常情況時橋關閉，通行車輛。當有大型船只通過船閘時橋開啟，船只通過，橋再關閉。區域內有較完善的照明系統，包括5段公路照明和排水閘區、船閘區以及辦公區的區域照明。

二 控制系統概況

本控制系統包括4部分，即遠方控制室的控制中心、排水閘門控制子系統、船閘和開啟橋控制子系統和路燈照明控制子系統。

遠方控制室的控制中心設有2臺主PLC，2臺上位監控主機（SCADA計算機）。共同對排水閘門、路燈照明子系統進行遠方集中監視與控制，同時對船閘和開啟橋子系統進行遠方集中監視。控制中心還通過局域網與水文遙測系統進行數據通訊和交換。

排水閘門控制子系統控制的設備有排水閘14扇，魚梯閘門2扇。保證正常情況下河水的排放，同時保持充足的淡水；在洪水時期，應及時進行泄洪；在海水倒灌時，應關閉排水閘門以阻止海水入侵。在魚的產卵期，要打開魚梯以保證魚道的通暢，讓魚通過水閘到上游產卵及回游入海。

船閘和開啟橋子系統控制的設備有上下閘首共4套人字門，4套沖放水蝶閥，4套進出閘室的通船指揮燈，1套開啟橋橋鎖，2套左右橋開啟驅動電機，2套公路橋橋頭護欄和2套交通指揮燈。船閘和開啟橋實施連鎖控制。

公路照明子系統有5個照明控制站組成，完成對5段公路和排水閘區、船閘區和辦公區的照明控制。

根據業主要求，本控制系統應是一個分層分布式的集中監控與數據采集系統（SCADA）。通過現場總線（PROFIBUS）將控制中心與各現場控制單元連接成一個多主——多從的PROFIBUS控制網絡。

三 硬件簡介

由于本控制系統的控制設備較多，且其對系統的響應時間要求并不很嚴格，所以我們采用了SMART I/O和VME9030 PLC這兩種基于PROFIBUS-FMS的PLC控制器。這兩種控制器均為德國PEP MODULAR COMPUTER（以下簡稱PEP）公司的產品。以下對其作以簡單的介紹：

SMART I/O：最大I/O點數為88點的小型PLC，CPU是MOTOROLA的MC68302，自帶1個PROFIBUS口，1個RS232口。適用于作智能分布式I/O。

VME9030：最大I/O點數512點的PLC，支持PROFIBUS。雙CPU芯片，即MC68080和MC68302。自帶1個PROFIBUS口，1個RS232口。適用于作主PLC。

四 控制系統組成：

1、控制中心（遠方控制室）

控制中心包括主PLC兩臺、SCADA主機2臺，通過PROFIBUS網連接。

主PLC和SCADA主機均為主站，由于采用了PROFIBUS網，SCADA主機直接從現地的從站中讀取數據。而并非象傳統的PLC網絡那樣從站將數據傳給主PLC，主PLC再傳給SCADA主機。這樣做的優點是顯而易見的，SCADA主機直接同現地站交換數據，一方面減輕了主PLC的負擔，另一方面也降低了由于主PLC出錯帶來的系統風險。

2、排水閘門控制子系統

在現場啟閉機室設置12個現地控制單元CU1～CU12，其中單扉門控制單元6套（CU3～CU8），每套1臺SMART I/O控制器；雙扉門控制單元4套（CU1，CU2，CU9，CU10），每套2臺SMART I/O控制器。魚梯閘門控制單元2套（CU11，CU12），每套一臺SMART I/O控制器。所以共16臺SMART I/O控制器。現地控制單元與控制中心均通過PROFIBUS總線連接成現地控制網絡，進行指令傳輸和數據傳輸。

本系統中，主PLC1和SCADA1主機均為主站，各現地控制單元均為從站。

由于SMART I/O是基于PROFIBUS的智能分布式I/O，所以每個現地控制站的現地控制程序就儲存在SMART I/O里。只有排水閘系統的自動控制程序儲存在主PLC1里。這樣，不但減輕了主PLC的運算負荷，同時避免了由于主PLC1出錯造成的系統崩潰。

因為在本PROFIBUS網絡中，即使主動脈PLC1出錯，存放在SMART I/O中的現地控制程序依然可以運行。而在傳統的PLC網絡中，由于分布式I/O或遠程I/O只負責接收數據，所有控制程序都在主PLC中，一旦PLC出錯，則系統崩潰。由此可見，PROFIBUS同以往的PLC網絡相比，的確具有不少的優勢。

3、船閘和開啟橋控制子系統

在上下閘首控制室設置兩套現地控制單元（CU13，CU14）。每套配置一臺PLC（VME9030）。兩套現地控制單元與控制中心主PLC2及SCADA2主機均通過PROFIBUS總線連接，進行數據交換。

本系統中，主PLC2、SCADA2主機和CU13均為主站，CU14設置為從站。

由于CU13和CU14分別管理了上閘首和下閘首的設備，所以在本系統中這兩臺現地站的PLC就必須互相讀取對方的數據。同時，這兩臺PLC還必須同主PLC和SCADA主站相通訊。在PROFIBUS網中，通過主站之間的令牌傳遞，兩臺現地的PLC可以實現這種多站之間的數據交換。

4、路燈照明控制子系統

本系統沿公路設置了5個照明控制站（SP1～SP5）。每個站設置一套SMART I/O控制器。并通過PROFIBUS與控制中心相連接。本系統中主PLC2和SCADA2為主站，現地控制站為從站。

五 本系統PROFIBUS網絡特點：

1、本控制系統為2層分布式的SCADA系統，第一層為控制中心級，第二層為現地控制單元構成的現地級。這兩級通過PROFIBUS構成了一個完整的控制網絡。本系統中主站有5個，從站有18個，為多主一多從系統。

2、本系統的網絡拓撲結構為總線型，通訊介質為光纜，各站按地理位置依次連接在網上。5個主站之間形成邏輯環，令牌在主站之間傳遞，得到令牌的主站具有總線控制權。可以通過軟件設定主站或從站及其通訊關系，物理的拓樸結構不變。

3、無論主站和從站，均為獨立的站點，可獨立完成自己的控制功能。

4、考慮到數據吞吐量和數據的穩定性，我們采用了93.75K的波特率進行傳輸。

六 工程體會：

1、控制系統結構簡化：

由于PROFIBUS采用的是線型拓樸網絡結構實現多主—多從方式的通訊，所以可以實現不同層網絡的互連。用一根總線將三個分系統所有的SMART I/O、主PLC和上位站相連接。使得控制系統的結構大大地簡化。如果采用傳統的PLC遠程I/O系統，通常的作法是將系統分解為幾個獨立的分系統后，再建立一個兩到三層的通訊網絡，將現場信息全部送至主PLC。這樣的PLC系統，其龐大和復雜的程序是可想而知的。僅電纜敷設一項，PROFIBUS系統就至少節約了50%的電纜投資。

2、系統擴展和修改十分方便。SMART I/O的增加和拆除十分方便。在本工程設計過程中為滿足用戶提出的新要求，經常會需要修改設計、增減SMART I/O。每次修改都很順利。

3、分散控制，提高系統可靠性

本控制系統實際上是由三個分系統構成的，主要控制功能都分散在現地控制系統SMART I/O一級。主PLC主要起管理作用。隨著控制功能的分散，把系統風險也分散了。即使一臺SMART I/O出了故障，其他SMART I/O的工作并不受影響。不會出現全系統停止工作的情況。