基于PLC的油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘 要：文中介紹了基于PLC的油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案样屠、系統(tǒng)組成堪锌、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)较搔，闡述了采用Pakscan主站控制器控制的智能電動(dòng)閥的特點(diǎn)及其與PLC的通訊方法，同時(shí)采用3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)提高系統(tǒng)的可靠性蕉殴。
關(guān)鍵詞：PLC; 智能電動(dòng)閥; 主站控制器
Abstract: The paper introduces a design of oil storage and transportation the monitoring system of based on PLC, and what is the system made up of . Elaborates the characteristics of the dynamoelectric valve of intelligence used in the Pakscan main station controller and how to communicate with PLC. Introduce the 3 grade system of showing malfunction alarm to increase the dependability of the system at the same time.
Key words: PLC; Dynamoelectric valve of intelligence ; main station controller
可編程控制器（PLC）是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)融吓，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域歹嘹。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中箩绍，有很多數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停尺上，電磁閥的開閉材蛛，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度怎抛、壓力卑吭、流量的設(shè)定與控制等，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中采用可編程序控制器（PLC）解決自動(dòng)控制問題已成為最有效的力式之一马绝。本文以油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)為背景豆赏，介紹了基于PLC的油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)組成迹淌、控制方式與通訊網(wǎng)絡(luò)河绽，對(duì)于推動(dòng)PLC技術(shù)的應(yīng)用有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
1 引言
油庫中油料儲(chǔ)存罐和輸油管道所使用的各種控制閥門是油料儲(chǔ)運(yùn)過程中必不可少的現(xiàn)場(chǎng)儀表唉窃，其智能化程度的高低、所含信息的多少和對(duì)故障的診斷與容錯(cuò)能力直接影響到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性纹笼、穩(wěn)定性和易用性纹份。通常庫區(qū)中的控制閥數(shù)量眾多且分散，普通的控制閥所含信息量少而布線繁多炫允，這在一定程度上使庫區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜化培幽。該系統(tǒng)采用英國Rotork公司的智能電動(dòng)閥及其主站控制器和3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)計(jì)睛村，而且借助其豐富的診斷信息和對(duì)故障的容錯(cuò)能力绎编，使系統(tǒng)的可靠性得以提高。
2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)
2.1 Rotork智能閥控制設(shè)備
Rotork智能閥控制設(shè)備是一個(gè)閥門數(shù)據(jù)采集川骗、監(jiān)視與控制系統(tǒng)演穗，它由一臺(tái)主站控制器和與它相連的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥組成。主站控制器通過一條兩線電流環(huán)路可以控制掛于環(huán)路上的多達(dá)240個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制閥伍恼，該電流環(huán)路可長(zhǎng)達(dá)20 km垛墙。
現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥的智能化程度較高，其內(nèi)部含有豐富的數(shù)據(jù)和診斷信息。但最主要的特點(diǎn)是多個(gè)智能閥僅通過兩線互聯(lián)成一個(gè)環(huán)路携喳，最終接入主站控制器的只有起始和末端兩線种慕，所有閥門信息通過兩線通訊進(jìn)入主站控制器。現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥還具有線路故障屏蔽功能巍糯，當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)開路啸驯、短路或接地故障時(shí)，智能閥可以將故障端的線路屏蔽掉祟峦，使主站控制器仍能與線路上的所有智能閥通訊而不受影響罚斗，同時(shí)將故障信息發(fā)給主站控制器。其兩線屏蔽原理如圖1所示搀愧。
圖1 故障屏蔽原理
正常操作情況下惰聂，通訊電流信號(hào)沿環(huán)路的一條線從主站控制器的端口A流出，經(jīng)該環(huán)路從端口B流回咱筛。此時(shí)搓幌，另一條線路是冗余的。當(dāng)有一處線路發(fā)生故障時(shí)迅箩，該處故障線路被閥門屏蔽溉愁，故障線路兩邊的智能閥可通過各自的環(huán)路與主站控制器通訊;當(dāng)有兩處線路發(fā)生故障時(shí)，這兩處故障之間的智能閥都被屏蔽饲趋，兩處故障之外的智能閥依然可以通過兩“臂狀”環(huán)路與主站控制器通訊拐揭。
2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在該系統(tǒng)中采用PLC作為控制機(jī)來完成對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)奕塑、狀態(tài)的判別愧陈、輸出控制等;采用微型計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)完成采集數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)，分析處理搭吵、狀態(tài)顯示以及打印輸出煮啡，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在該系統(tǒng)中最重要的是：一方面棒论，由PLC將采集到的各種數(shù)據(jù)準(zhǔn)確馁祈、可靠、迅速的傳送到上位機(jī);另一方面上位機(jī)的控制命令和調(diào)度命令必須準(zhǔn)確無誤的下發(fā)到PLC委董，而完成這兩方面工作的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)通信银薪。主站控制器是由主CPU卡、環(huán)路通訊卡血明、電源夫石、液晶顯示器和16按鈕鍵盤組成的盤裝智能儀表。它內(nèi)部有兩個(gè)固定的數(shù)據(jù)庫堕常，一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)單元數(shù)據(jù)庫赌羽，負(fù)責(zé)接收并記錄從兩線環(huán)路傳來的智能閥的地址萎煤、轉(zhuǎn)矩、開度等數(shù)據(jù)领迈，根據(jù)從上位機(jī)傳來的讀寫命令控制閥門的運(yùn)動(dòng)彻磁，該數(shù)據(jù)庫從邏輯上劃分為4個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)記錄60個(gè)閥門的數(shù)據(jù);另一個(gè)數(shù)據(jù)庫為主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫狸捅，負(fù)責(zé)記錄通訊協(xié)議的有關(guān)狀態(tài)并向智能閥發(fā)布命令衷蜓。通過主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實(shí)現(xiàn)讀取智能閥的開度尘喝、轉(zhuǎn)矩磁浇、地址等數(shù)據(jù)，控制閥門的開閉朽褪，接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及與PLC通訊等功能置吓。
圖2 油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖
2.3 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖3 現(xiàn)場(chǎng)智能電動(dòng)閥監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
該系統(tǒng)的控制部分采用美國GE Fanuc公司的HBR雙重?zé)醾湫蚉LC系統(tǒng)，通過PLC控制140個(gè)智能閥（IQ actuator）的開停閉缔赠。上位監(jiān)控站可監(jiān)視各個(gè)智能閥的閥位回信狀態(tài)衍锚、閥位值以及報(bào)警信號(hào)，并可執(zhí)行開閥嗤堰、停閥和關(guān)閥操作戴质。
Pakscan IIE主站控制器與PLC之間采用Modbus協(xié)議通訊，以port 1的RS-485接口連接卒抖。正常運(yùn)行情況下氏腐，主PLC和主控制器工作，從PLC和備控制器分別與主PLC和主控制器保持同步栏葬。智能閥將數(shù)據(jù)傳送給主控制器冻哈，主PLC通過RS-485接口從主控制器中讀取數(shù)據(jù)，并向其發(fā)布命令抚言，主控制器再執(zhí)行命令萌烁，驅(qū)動(dòng)智能閥按命令運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主PLC或主控制器出現(xiàn)故障時(shí)逸茅，系統(tǒng)能分別自動(dòng)切換到從PLC或備控制器。
由于系統(tǒng)中采用的是Modbus通訊協(xié)議响友，一臺(tái)PLC可以連接多臺(tái)Pakscan IIE主站控制器详不，因此，若現(xiàn)場(chǎng)智能閥較多扳辉，系統(tǒng)可以很方便地?cái)U(kuò)展而且連線簡(jiǎn)單妖救。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 通訊程序設(shè)計(jì)
PLC選用Modbus RTU主通訊模塊（master）。Pakscan IIE主站控制器是一個(gè)遠(yuǎn)程終端單元粒梦，做為Modbus從設(shè)備（slave）亮航。PLC的CPU通過Modbus RTU主通訊模塊控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫荸实，被稱為Modbus host。系統(tǒng)采用單Modbus host兩線通訊方式缴淋，該方式最多可以連接32個(gè)Pakscan IIE主站控制器准给。
主通訊模塊的程序設(shè)計(jì)有3部分內(nèi)容：初始化通訊模塊;讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)。
通訊模塊的初始化工作主要是配置3個(gè)初始化控制塊的參數(shù)：Slave控制塊（SCB）重抖，信息控制塊（MCB）和通訊要求參數(shù)塊（COM_REQ）露氮。SCB是一個(gè)15個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義與其通訊的Slave的型號(hào)钟沛、個(gè)數(shù)畔规、狀態(tài)等參數(shù)，每一個(gè)Slave需要定義一個(gè)SCB塊恨统。MCB是一個(gè)6個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊叁扫，功能是定義Master要求每個(gè)Slave執(zhí)行的命令信息，包括命令類型畜埋、RTU引用地址偏移莫绣、PLC引用地址偏移、主機(jī)號(hào)等參數(shù)禽虹，每一種命令需要定義一個(gè)MCB塊素司。COM_REQ是一個(gè)17個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義通訊方式赌置、端口控制字及監(jiān)測(cè)SCB和MCB的狀態(tài)參數(shù)等押逾，每一端口需要定義一個(gè)COM_REQ塊。所有這些初始化參數(shù)在PLC上電或冷啟動(dòng)初始化的第一個(gè)掃描周期內(nèi)加載到RTU主通訊模塊蓝捌，此后RTU主通訊模塊負(fù)責(zé)與PakscanIIE主站控制器通訊眶洗，而PLC則與RTU主通訊模塊交換數(shù)據(jù)。
讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)的編程相對(duì)簡(jiǎn)單饵朱，只要讀寫初始化時(shí)定義的相應(yīng)的PLC參數(shù)地址即可堤网。
3.2 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
上位監(jiān)控站可以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制儲(chǔ)運(yùn)過程的所有信息和設(shè)備。通過編程椰完、組態(tài)贫肌、連接，形象地反映實(shí)際工藝流程辨批、顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)怔匣，設(shè)置PID控制參數(shù)以及過程參數(shù)，并可以查看歷史趨勢(shì)桦沉、報(bào)警歷史報(bào)表等每瞒。
Rotork的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥配置在流程的輸油管線上，通過按鈕可以人工啟動(dòng)纯露、停止和關(guān)閉任一個(gè)閥門剿骨，并顯示任意時(shí)刻的閥門狀態(tài)和閥位值代芜。設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面使操作簡(jiǎn)便、直觀浓利。
3.3 故障報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)挤庇，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況荞膘，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮罚随，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況羽资，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕淘菩，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮魏蜒，如果這時(shí)有指示等不亮說明該指示燈已壞茧音，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)发凹。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上盘嘉，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類型衍康，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍蹲京，歷史事件表中將記錄該故障。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)鞍票，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)蚊牌，信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員岖佛，及時(shí)處理故障诀虹。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類用虚，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的晌颅，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行粤蝎，故障可在運(yùn)行中排除真仲，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平初澎。
4 結(jié)束語
Rotork的智能閥控制設(shè)備與PLC的結(jié)合使得罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)布線簡(jiǎn)潔袒餐、控制方便，PLC的冗余以及Pakscan IIE主站控制器的雙備保證了系統(tǒng)的高可靠性谤狡，也提高了控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡文金等.計(jì)算機(jī)測(cè)控應(yīng)用技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社.2003.6
[2] 王大海.自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量.2003.09:21～22
[3] 段蘇振.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)因素[J].電氣傳動(dòng).2003.05:45～49
[4] 王成剛卧檐、杜潤生.PLC網(wǎng)絡(luò)在大型捏合機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化）.2005.9:69～70
[5] 蔣勇英.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化）.2005.10:88～89
關(guān)鍵詞：PLC; 智能電動(dòng)閥; 主站控制器
Abstract: The paper introduces a design of oil storage and transportation the monitoring system of based on PLC, and what is the system made up of . Elaborates the characteristics of the dynamoelectric valve of intelligence used in the Pakscan main station controller and how to communicate with PLC. Introduce the 3 grade system of showing malfunction alarm to increase the dependability of the system at the same time.
Key words: PLC; Dynamoelectric valve of intelligence ; main station controller
可編程控制器（PLC）是以微處理器技術(shù)為基礎(chǔ)融吓，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域歹嘹。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中箩绍，有很多數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停尺上，電磁閥的開閉材蛛，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度怎抛、壓力卑吭、流量的設(shè)定與控制等，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中采用可編程序控制器（PLC）解決自動(dòng)控制問題已成為最有效的力式之一马绝。本文以油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)為背景豆赏，介紹了基于PLC的油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)組成迹淌、控制方式與通訊網(wǎng)絡(luò)河绽，對(duì)于推動(dòng)PLC技術(shù)的應(yīng)用有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
1 引言
油庫中油料儲(chǔ)存罐和輸油管道所使用的各種控制閥門是油料儲(chǔ)運(yùn)過程中必不可少的現(xiàn)場(chǎng)儀表唉窃，其智能化程度的高低、所含信息的多少和對(duì)故障的診斷與容錯(cuò)能力直接影響到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性纹笼、穩(wěn)定性和易用性纹份。通常庫區(qū)中的控制閥數(shù)量眾多且分散，普通的控制閥所含信息量少而布線繁多炫允，這在一定程度上使庫區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜化培幽。該系統(tǒng)采用英國Rotork公司的智能電動(dòng)閥及其主站控制器和3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)計(jì)睛村，而且借助其豐富的診斷信息和對(duì)故障的容錯(cuò)能力绎编，使系統(tǒng)的可靠性得以提高。
2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)
2.1 Rotork智能閥控制設(shè)備
Rotork智能閥控制設(shè)備是一個(gè)閥門數(shù)據(jù)采集川骗、監(jiān)視與控制系統(tǒng)演穗，它由一臺(tái)主站控制器和與它相連的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥組成。主站控制器通過一條兩線電流環(huán)路可以控制掛于環(huán)路上的多達(dá)240個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制閥伍恼，該電流環(huán)路可長(zhǎng)達(dá)20 km垛墙。
現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥的智能化程度較高，其內(nèi)部含有豐富的數(shù)據(jù)和診斷信息。但最主要的特點(diǎn)是多個(gè)智能閥僅通過兩線互聯(lián)成一個(gè)環(huán)路携喳，最終接入主站控制器的只有起始和末端兩線种慕，所有閥門信息通過兩線通訊進(jìn)入主站控制器。現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥還具有線路故障屏蔽功能巍糯，當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)開路啸驯、短路或接地故障時(shí)，智能閥可以將故障端的線路屏蔽掉祟峦，使主站控制器仍能與線路上的所有智能閥通訊而不受影響罚斗，同時(shí)將故障信息發(fā)給主站控制器。其兩線屏蔽原理如圖1所示搀愧。
圖1 故障屏蔽原理
正常操作情況下惰聂，通訊電流信號(hào)沿環(huán)路的一條線從主站控制器的端口A流出，經(jīng)該環(huán)路從端口B流回咱筛。此時(shí)搓幌，另一條線路是冗余的。當(dāng)有一處線路發(fā)生故障時(shí)迅箩，該處故障線路被閥門屏蔽溉愁，故障線路兩邊的智能閥可通過各自的環(huán)路與主站控制器通訊;當(dāng)有兩處線路發(fā)生故障時(shí)，這兩處故障之間的智能閥都被屏蔽饲趋，兩處故障之外的智能閥依然可以通過兩“臂狀”環(huán)路與主站控制器通訊拐揭。
2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在該系統(tǒng)中采用PLC作為控制機(jī)來完成對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)奕塑、狀態(tài)的判別愧陈、輸出控制等;采用微型計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)完成采集數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)，分析處理搭吵、狀態(tài)顯示以及打印輸出煮啡，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在該系統(tǒng)中最重要的是：一方面棒论，由PLC將采集到的各種數(shù)據(jù)準(zhǔn)確馁祈、可靠、迅速的傳送到上位機(jī);另一方面上位機(jī)的控制命令和調(diào)度命令必須準(zhǔn)確無誤的下發(fā)到PLC委董，而完成這兩方面工作的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)通信银薪。主站控制器是由主CPU卡、環(huán)路通訊卡血明、電源夫石、液晶顯示器和16按鈕鍵盤組成的盤裝智能儀表。它內(nèi)部有兩個(gè)固定的數(shù)據(jù)庫堕常，一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)單元數(shù)據(jù)庫赌羽，負(fù)責(zé)接收并記錄從兩線環(huán)路傳來的智能閥的地址萎煤、轉(zhuǎn)矩、開度等數(shù)據(jù)领迈，根據(jù)從上位機(jī)傳來的讀寫命令控制閥門的運(yùn)動(dòng)彻磁，該數(shù)據(jù)庫從邏輯上劃分為4個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)記錄60個(gè)閥門的數(shù)據(jù);另一個(gè)數(shù)據(jù)庫為主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫狸捅，負(fù)責(zé)記錄通訊協(xié)議的有關(guān)狀態(tài)并向智能閥發(fā)布命令衷蜓。通過主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實(shí)現(xiàn)讀取智能閥的開度尘喝、轉(zhuǎn)矩磁浇、地址等數(shù)據(jù)，控制閥門的開閉朽褪，接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及與PLC通訊等功能置吓。
圖2 油料儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖
2.3 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖3 現(xiàn)場(chǎng)智能電動(dòng)閥監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
該系統(tǒng)的控制部分采用美國GE Fanuc公司的HBR雙重?zé)醾湫蚉LC系統(tǒng)，通過PLC控制140個(gè)智能閥（IQ actuator）的開停閉缔赠。上位監(jiān)控站可監(jiān)視各個(gè)智能閥的閥位回信狀態(tài)衍锚、閥位值以及報(bào)警信號(hào)，并可執(zhí)行開閥嗤堰、停閥和關(guān)閥操作戴质。
Pakscan IIE主站控制器與PLC之間采用Modbus協(xié)議通訊，以port 1的RS-485接口連接卒抖。正常運(yùn)行情況下氏腐，主PLC和主控制器工作，從PLC和備控制器分別與主PLC和主控制器保持同步栏葬。智能閥將數(shù)據(jù)傳送給主控制器冻哈，主PLC通過RS-485接口從主控制器中讀取數(shù)據(jù)，并向其發(fā)布命令抚言，主控制器再執(zhí)行命令萌烁，驅(qū)動(dòng)智能閥按命令運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主PLC或主控制器出現(xiàn)故障時(shí)逸茅，系統(tǒng)能分別自動(dòng)切換到從PLC或備控制器。
由于系統(tǒng)中采用的是Modbus通訊協(xié)議响友，一臺(tái)PLC可以連接多臺(tái)Pakscan IIE主站控制器详不，因此，若現(xiàn)場(chǎng)智能閥較多扳辉，系統(tǒng)可以很方便地?cái)U(kuò)展而且連線簡(jiǎn)單妖救。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 通訊程序設(shè)計(jì)
PLC選用Modbus RTU主通訊模塊（master）。Pakscan IIE主站控制器是一個(gè)遠(yuǎn)程終端單元粒梦，做為Modbus從設(shè)備（slave）亮航。PLC的CPU通過Modbus RTU主通訊模塊控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫荸实，被稱為Modbus host。系統(tǒng)采用單Modbus host兩線通訊方式缴淋，該方式最多可以連接32個(gè)Pakscan IIE主站控制器准给。
主通訊模塊的程序設(shè)計(jì)有3部分內(nèi)容：初始化通訊模塊;讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)。
通訊模塊的初始化工作主要是配置3個(gè)初始化控制塊的參數(shù)：Slave控制塊（SCB）重抖，信息控制塊（MCB）和通訊要求參數(shù)塊（COM_REQ）露氮。SCB是一個(gè)15個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義與其通訊的Slave的型號(hào)钟沛、個(gè)數(shù)畔规、狀態(tài)等參數(shù)，每一個(gè)Slave需要定義一個(gè)SCB塊恨统。MCB是一個(gè)6個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊叁扫，功能是定義Master要求每個(gè)Slave執(zhí)行的命令信息，包括命令類型畜埋、RTU引用地址偏移莫绣、PLC引用地址偏移、主機(jī)號(hào)等參數(shù)禽虹，每一種命令需要定義一個(gè)MCB塊素司。COM_REQ是一個(gè)17個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義通訊方式赌置、端口控制字及監(jiān)測(cè)SCB和MCB的狀態(tài)參數(shù)等押逾，每一端口需要定義一個(gè)COM_REQ塊。所有這些初始化參數(shù)在PLC上電或冷啟動(dòng)初始化的第一個(gè)掃描周期內(nèi)加載到RTU主通訊模塊蓝捌，此后RTU主通訊模塊負(fù)責(zé)與PakscanIIE主站控制器通訊眶洗，而PLC則與RTU主通訊模塊交換數(shù)據(jù)。
讀寫Modbus/RTU數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)的編程相對(duì)簡(jiǎn)單饵朱，只要讀寫初始化時(shí)定義的相應(yīng)的PLC參數(shù)地址即可堤网。
3.2 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
上位監(jiān)控站可以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和控制儲(chǔ)運(yùn)過程的所有信息和設(shè)備。通過編程椰完、組態(tài)贫肌、連接，形象地反映實(shí)際工藝流程辨批、顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)怔匣，設(shè)置PID控制參數(shù)以及過程參數(shù)，并可以查看歷史趨勢(shì)桦沉、報(bào)警歷史報(bào)表等每瞒。
Rotork的現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥配置在流程的輸油管線上，通過按鈕可以人工啟動(dòng)纯露、停止和關(guān)閉任一個(gè)閥門剿骨，并顯示任意時(shí)刻的閥門狀態(tài)和閥位值代芜。設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面使操作簡(jiǎn)便、直觀浓利。
3.3 故障報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)挤庇，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況荞膘，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮罚随，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況羽资，專門設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕淘菩，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮魏蜒，如果這時(shí)有指示等不亮說明該指示燈已壞茧音，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)发凹。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上盘嘉，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類型衍康，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍蹲京，歷史事件表中將記錄該故障。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)鞍票，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)蚊牌，信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員岖佛，及時(shí)處理故障诀虹。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類用虚，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的晌颅，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行粤蝎，故障可在運(yùn)行中排除真仲，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平初澎。
4 結(jié)束語
Rotork的智能閥控制設(shè)備與PLC的結(jié)合使得罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)布線簡(jiǎn)潔袒餐、控制方便，PLC的冗余以及Pakscan IIE主站控制器的雙備保證了系統(tǒng)的高可靠性谤狡，也提高了控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡文金等.計(jì)算機(jī)測(cè)控應(yīng)用技術(shù)[M].重慶大學(xué)出版社.2003.6
[2] 王大海.自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量.2003.09:21～22
[3] 段蘇振.提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)因素[J].電氣傳動(dòng).2003.05:45～49
[4] 王成剛卧檐、杜潤生.PLC網(wǎng)絡(luò)在大型捏合機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化）.2005.9:69～70
[5] 蔣勇英.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控自動(dòng)化）.2005.10:88～89
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