PLC在閥門(mén)遠程監控系統中的應用

1. 引 言

　　可編程控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）作為工業(yè)控制專(zhuān)用的計算機，由于其結構簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良，抗干擾性能好，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，調試方便，在機械、化工、橡膠、電力、石油天然氣等行業(yè)工業(yè)控制現場(chǎng)已日趨廣泛地得到應用，成為工控現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的最主要的控制裝置。同時(shí)利用PLC所具有的串行通信和計算機的遠程通信功能，可實(shí)現計算機對多臺PLC控制裝置的遠程集中監控。

　　在石油、天然氣遠程輸送管線(xiàn)上，大口徑油氣管道閥門(mén)是重要的基礎設備之一，具有截止、開(kāi)啟、配送和調壓等多種功能，一旦出現故障輕則影響管線(xiàn)的輸送功能，重則導致管線(xiàn)的嚴重破壞甚至造成人生安全，因此對油氣管道及閥門(mén)的全程狀態(tài)監控顯得尤為重要。遠程油氣管道監控系統就是為提高油氣遠程輸送的安全可靠性而提出來(lái)的，該系統允許系統操作員通過(guò)位于監控中心的計算機終端，進(jìn)行對一定區域的閥門(mén)站進(jìn)行遠程，具有較高的可靠性和運行效率。

2. 監控系統的組成結構

　　遠程油氣管線(xiàn)監控系統硬件組成示意圖如圖1所示。該系統是以PLC作為遠程控制終端，以工控PC機作為上位機的主從式一點(diǎn)對多點(diǎn)的遠程無(wú)線(xiàn)監控網(wǎng)絡(luò )，采用串行異步通訊協(xié)議。下位機PLC安裝在各閥門(mén)站，根據上位機的指令或自身的控制程序控制閥門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉，并配置各種傳感器等輔助設備，組成數據采集和控制系統。上位機安裝于油氣調度控制中心，以半雙工輪詢(xún)方式同各閥門(mén)站PLC通訊，以此形成SCADA（數據采集與監控）系統。無(wú)線(xiàn)數傳電臺采用透明方式工作，只起數據傳輸作用，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據收發(fā)采用同一頻率，通訊時(shí)，站點(diǎn)的識別是通過(guò)PLC的不同地址編號來(lái)實(shí)現的。

　　各閥門(mén)站采用PLC作為系統的基本RTU單元，完成各種測量和控制任務(wù)，主要由PLC本體、AD轉換模塊、傳感器組與智能驅動(dòng)裝置四部分組成。

圖1 系統組成示意圖

　　2.1 閥門(mén)電機主回路

　　圖2為閥門(mén)電機主回路及PLC外部端子回路示意圖。三相交流電動(dòng)機M分別由交流接觸器KMO和KMC的通斷來(lái)驅動(dòng)閥芯順、逆時(shí)針轉動(dòng)實(shí)現閥門(mén)的開(kāi)啟或關(guān)閉。

圖2 閥門(mén)電機住回路及PLC外部端子回路示意圖

　　2.2 PLC外部端子回路

　　系統選用三菱電機公司生產(chǎn)的FX2N-32MR作為RTU單元。智能驅動(dòng)裝置是引進(jìn)美國Limitorque技術(shù)的SMC多回轉型閥門(mén)電動(dòng)裝置，它可以單臺控制，也可集中控制，可現場(chǎng)操作，也可遠程控制，除能驅動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作外同時(shí)還能將自身的狀態(tài)以標準信號的方式送出供PLC進(jìn)行狀態(tài)檢測?？紤]閥門(mén)站兼有就地和遠程兩種控制方式，PLC共管理12路輸入信號和8路輸出信號。其輸入輸出信號及端子分配如表1所示。

表1 PLC輸入/輸出信號及端子分配表

　　2.3 A/D轉換模塊

　　A/D轉換模塊選用與PLC本體配套的FX2N-4AD，其有四路獨立的差分輸入通道。每個(gè)通道可選擇為電流型（±20mA）或電壓型（±10VDC）信號輸入。在每個(gè)閥門(mén)站管線(xiàn)或閥門(mén)的適當位置裝上溫度、壓力和流量傳感器，以采集油氣管線(xiàn)的工作狀態(tài)。參數信號經(jīng)傳感器變送后分別與FX2N-4AD各獨立通道相連，經(jīng)AD轉換后放到相應的數據寄存器中，供PLC程序定時(shí)讀取。