基于PLC的油料儲運監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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是油料儲運過程中必不可少的現(xiàn)場儀表，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(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區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜化。該系統(tǒng)采用英國Rotork公司的智能電動閥及其主站控制器和3級故障顯示報警系統(tǒng)，大大簡化了監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜設(shè)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(tǒng)的可靠性得以提高。
2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)
　　2.1 Rotork智能閥控制設(shè)備
　　Rotork智能閥控制設(shè)備是一個閥門數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視與控制系統(tǒng)，它由一臺主站控制器和與它相連的現(xiàn)場電動閥組成。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個現(xiàn)場控制閥，該電流環(huán)路可長達(dá)20
km。
　　現(xiàn)場電動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。但最主要的特點是多個智能閥僅通過兩線互聯(lián)成一個環(huán)路，最終接入主站控制器的只有起始和末端兩線，所有閥門信息通過兩線通訊進(jìn)入主站控制器。現(xiàn)場電動閥還具有線路故障屏蔽功能，當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)開路、短路或接地故障時，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，另一條線路是冗余的。當(dāng)有一處線路發(fā)生故障時，該處故障線路被閥門屏蔽，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，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兩“臂狀”環(huán)路與主站控制器通訊。
　　2.2 系統(tǒng)的設(shè)計
　　在該系統(tǒng)中采用PLC作為控制機(jī)來完成對信號的實時采樣、脈沖量累計、狀態(tài)的判別、輸出控制等;采用微型計算機(jī)作為上位機(jī)完成采集數(shù)據(jù)信息的存儲，分析處理、狀態(tài)顯示以及打印輸出，以實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時監(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)部有兩個固定的數(shù)據(jù)庫，一個是現(xiàn)場單元數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)接收并記錄從兩線環(huán)路傳來的智能閥的地址、轉(zhuǎn)矩、開度等數(shù)據(jù)，根據(jù)從上位機(jī)傳來的讀寫命令控制閥門的運動，該數(shù)據(jù)庫從邏輯上劃分為4個區(qū)，每個區(qū)記錄60個閥門的數(shù)據(jù);另一個數(shù)據(jù)庫為主站控制器狀態(tài)及自診斷數(shù)據(jù)庫，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。通過主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實現(xiàn)讀取智能閥的開度、轉(zhuǎn)矩、地址等數(shù)據(jù)，控制閥門的開閉，接收報警信號及與PLC通訊等功能。