基于PLC的油料儲運監控系統的設計與實(shí)現

　　1 引言

　　油庫中油料儲存罐和輸油管道所使用的各種控制閥門(mén)是油料儲運過(guò)程中必不可少的現場(chǎng)儀表，其智能化程度的高低、所含信息的多少和對故障的診斷與容錯能力直接影響到數據采集與監控系統的可靠性、穩定性和易用性。通常庫區中的控制閥數量眾多且分散，普通的控制閥所含信息量少而布線(xiàn)繁多，這在一定程度上使庫區監控系統的設計復雜化。該系統采用英國Rotork公司的智能電動(dòng)閥及其主站控制器和3級故障顯示報警系統，大大簡(jiǎn)化了監控系統的復雜設計，而且借助其豐富的診斷信息和對故障的容錯能力，使系統的可靠性得以提高。

　　2 監控系統的硬件實(shí)現

　　2.1 Rotork智能閥控制設備

　　Rotork智能閥控制設備是一個(gè)閥門(mén)數據采集、監視與控制系統，它由一臺主站控制器和與它相連的現場(chǎng)電動(dòng)閥組成。主站控制器通過(guò)一條兩線(xiàn)電流環(huán)路可以控制掛于環(huán)路上的多達240個(gè)現場(chǎng)控制閥，該電流環(huán)路可長(cháng)達20km。

　　現場(chǎng)電動(dòng)閥的智能化程度較高，其內部含有豐富的數據和診斷信息。但最主要的特點(diǎn)是多個(gè)智能閥僅通過(guò)兩線(xiàn)互聯(lián)成一個(gè)環(huán)路，最終接入主站控制器的只有起始和末端兩線(xiàn)，所有閥門(mén)信息通過(guò)兩線(xiàn)通訊進(jìn)入主站控制器?，F場(chǎng)電動(dòng)閥還具有線(xiàn)路故障屏蔽功能，當環(huán)路出現開(kāi)路、短路或接地故障時(shí)，智能閥可以將故障端的線(xiàn)路屏蔽掉，使主站控制器仍能與線(xiàn)路上的所有智能閥通訊而不受影響，同時(shí)將故障信息發(fā)給主站控制器。其兩線(xiàn)屏蔽原理如圖1所示。

　　正常操作情況下，通訊電流信號沿環(huán)路的一條線(xiàn)從主站控制器的端口A(yíng)流出，經(jīng)該環(huán)路從端口B流回。此時(shí)，另一條線(xiàn)路是冗余的。當有一處線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，該處故障線(xiàn)路被閥門(mén)屏蔽，故障線(xiàn)路兩邊的智能閥可通過(guò)各自的環(huán)路與主站控制器通訊;當有兩處線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，這兩處故障之間的智能閥都被屏蔽，兩處故障之外的智能閥依然可以通過(guò)兩“臂狀”環(huán)路與主站控制器通訊。

　　2.2 系統的設計

　　在該系統中采用PLC作為控制機來(lái)完成對信號的實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計、狀態(tài)的判別、輸出控制等;采用微型計算機作為上位機完成采集數據信息的存儲，分析處理、狀態(tài)顯示以及打印輸出，以實(shí)現對系統的實(shí)時(shí)監控。在該系統中最重要的是：一方面，由PLC將采集到的各種數據準確、可靠、迅速的傳送到上位機;另一方面上位機的控制命令和調度命令必須準確無(wú)誤的下發(fā)到PLC，而完成這兩方面工作的關(guān)鍵在于數據通信。主站控制器是由主CPU卡、環(huán)路通訊卡、電源、液晶顯示器和16按鈕鍵盤(pán)組成的盤(pán)裝智能儀表。它內部有兩個(gè)固定的數據庫，一個(gè)是現場(chǎng)單元數據庫，負責接收并記錄從兩線(xiàn)環(huán)路傳來(lái)的智能閥的地址、轉矩、開(kāi)度等數據，根據從上位機傳來(lái)的讀寫(xiě)命令控制閥門(mén)的運動(dòng)，該數據庫從邏輯上劃分為4個(gè)區，每個(gè)區記錄60個(gè)閥門(mén)的數據;另一個(gè)數據庫為主站控制器狀態(tài)及自診斷數據庫，負責記錄通訊協(xié)議的有關(guān)狀態(tài)并向智能閥發(fā)布命令。通過(guò)主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實(shí)現讀取智能閥的開(kāi)度、轉矩、地址等數據，控制閥門(mén)的開(kāi)閉，接收報警信號及與PLC通訊等功能。