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)

1 引言
　　油庫(kù)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(guò)程中必不可少的現(xiàn)場(chǎng)儀表，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、穩(wěn)定性和易用性。通常庫(kù)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，這在一定程度上使庫(kù)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。該系統(tǒng)采用英國(guó)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)，而且借助其豐富的診斷信息和對(duì)故障的容錯(cuò)能力，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、監(jiān)視與控制系統(tǒng)，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(guò)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，該電流環(huán)路可長(zhǎng)達(dá)20
km。
　　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(guò)兩線互聯(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，所有閥門信息通過(guò)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，當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)開(kāi)路、短路或接地故障時(shí)，智能閥可以將故障端的線路屏蔽掉，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，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。

圖1 故障屏蔽原理
　　正常操作情況下，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。此時(shí)，另一條線路是冗余的。當(dāng)有一處線路發(fā)生故障時(shí)，該處故障線路被閥門屏蔽，故障線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(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，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(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　在該系統(tǒng)中采用PLC作為控制機(jī)來(lái)完成對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)采樣、脈沖量累計(jì)、狀態(tài)的判別、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、狀態(tài)顯示以及打印輸出，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，由PLC將采集到的各種數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、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(wú)誤的下發(fā)到PLC，而完成這兩方面工作的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)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(kù)，一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)單元數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)接收并記錄從兩線環(huán)路傳來(lái)的智能閥的地址、轉(zhuǎn)矩、開(kāi)度等數(shù)據(jù)，根據(jù)從上位機(jī)傳來(lái)的讀寫(xiě)命令控制閥門的運(yùn)動(dòng)，該數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)為主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫(kù)，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。通過(guò)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(kāi)度、轉(zhuǎn)矩、地址等數(shù)據(jù)，控制閥門的開(kāi)閉，接收?qǐng)?bào)警信號(hào)及與PLC通訊等功能。