基于PLC的油料儲運監控系統的設計與實現

　　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是油料儲運過程中必不可少的現場儀表，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公司的智能電動閥及其主站控制器和3級故障顯示報警系統，大大簡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 監控系統的硬件實現

　　2.1 Rotork智能閥控制設備

　　Rotork智能閥控制設備是一個閥門數據采集、監視與控制系統，它由一臺主站控制器和與它相連的現場電動閥組成。主站控制器通過一條兩線電流環路可以控制掛于環路上的多達240個現場控制閥，該電流環路可長達20km。

　　現場電動閥的智能化程度較高，其內部含有豐富的數據和診斷信息。但最主要的特點是多個智能閥僅通過兩線互聯成一個環路，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入主站控制器。現場電動閥還具有線路故障屏蔽功能，當環路出現開路、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，同時將故障信息發給主站控制器。其兩線屏蔽原理如圖1所示。

　　正常操作情況下，通訊電流信號沿環路的一條線從主站控制器的端口A流出，經該環路從端口B流回。此時，另一條線路是冗余的。當有一處線路發生故障時，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路與主站控制器通訊;當有兩處線路發生故障時，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作為控制機來完成對信號的實時采樣、脈沖量累計、狀態的判別、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、狀態顯示以及打印輸出，以實現對系統的實時監控。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誤的下發到PLC，而完成這兩方面工作的關鍵在于數據通信。主站控制器是由主CPU卡、環路通訊卡、電源、液晶顯示器和16按鈕鍵盤組成的盤裝智能儀表。它內部有兩個固定的數據庫，一個是現場單元數據庫，負責接收并記錄從兩線環路傳來的智能閥的地址、轉矩、開度等數據，根據從上位機傳來的讀寫命令控制閥門的運動，該數據庫從邏輯上劃分為4個區，每個區記錄60個閥門的數據;另一個數據庫為主站控制器狀態及自診斷數據庫，負責記錄通訊協議的有關狀態并向智能閥發布命令。通過主站控制器的按鍵和液晶顯示器，可以實現讀取智能閥的開度、轉矩、地址等數據，控制閥門的開閉，接收報警信號及與PLC通訊等功能。