基于PLC的油料儲運監控系統的設計與實現

　　2.3 監控系統結構

　　該系統的控制部分采用美國GE Fanuc公司的HBR雙重熱備型PLC系統，通過PLC控制140個智能閥(IQ actuator)的開停閉。上位監控站可監視各個智能閥的閥位回信狀態、閥位值以及報警信號，并可執行開閥、停閥和關閥操作。

　　圖3 現場智能電動閥監控系統的結構框圖

　　Pakscan IIE主站控制器與PLC之間采用Modbus協議通訊，以port 1的RS-485接口連接。正常運行情況下，主PLC和主控制器工作，從PLC和備控制器分別與主PLC和主控制器保持同步。智能閥將數據傳送給主控制器，主PLC通過RS-485接口從主控制器中讀取數據，并向其發布命令，主控制器再執行命令，驅動智能閥按命令運轉。當主PLC或主控制器出現故障時，系統能分別自動切換到從PLC或備控制器。

　　由于系統中采用的是Modbus通訊協議，一臺PLC可以連接多臺Pakscan IIE主站控制器，因此，若現場智能閥較多，系統可以很方便地擴展而且連線簡單。

　　3 軟件設計

　　3.1 通訊程序設計

　　PLC選用Modbus RTU主通訊模塊(master)。Pakscan IIE主站控制器是一個遠程終端單元，做為Modbus從設備(slave)。PLC的CPU通過Modbus RTU主通訊模塊控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫，被稱為Modbus host。系統采用單Modbus host兩線通訊方式，該方式最多可以連接32個Pakscan IIE主站控制器。

　　主通訊模塊的程序設計有3部分內容：初始化通訊模塊;讀寫Modbus/RTU數據;監測通訊狀態。

　　通訊模塊的初始化工作主要是配置3個初始化控制塊的參數：Slave控制塊(SCB)，信息控制塊(MCB)和通訊要求參數塊(COM_REQ)。SCB是一個15個寄存器長的數據塊，功能是定義與其通訊的Slave的型號、個數、狀態等參數，每一個Slave需要定義一個SCB塊。MCB是一個6個寄存器長的數據塊，功能是定義Master要求每個Slave執行的命令信息，包括命令類型、RTU引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主機號等參數，每一種命令需要定義一個MCB塊。COM_REQ是一個17個寄存器長的數據塊，功能是定義通訊方式、端口控制字及監測SCB和MCB的狀態參數等，每一端口需要定義一個COM_REQ塊。所有這些初始化參數在PLC上電或冷啟動初始化的第一個掃描周期內加載到RTU主通訊模塊，此后RTU主通訊模塊負責與PakscanIIE主站控制器通訊，而PLC則與RTU主通訊模塊交換數據。

　　讀寫Modbus/RTU數據和監測通訊狀態的編程相對簡單，只要讀寫初始化時定義的相應的PLC參數地址即可。

　　3.2 監控軟件設計

　　上位監控站可以準確的監測和控制儲運過程的所有信息和設備。通過編程、組態、連接，形象地反映實際工藝流程、顯示動態數據，設置PID控制參數以及過程參數，并可以查看歷史趨勢、報警歷史報表等。

　　Rotork的現場電動閥配置在流程的輸油管線上，通過按鈕可以人工啟動、停止和關閉任一個閥門，并顯示任意時刻的閥門狀態和閥位值。設計良好的人機界面使操作簡便、直觀。

　　3.3 故障報警系統設計

　　在自動控制系統的設計中我們設計了3級故障顯示報警系統，1級設置在控制現場各控制柜面板，用指示燈指示設備正常運行和故障情況，當設備正常運行時對應指示燈亮，當該設備運行有故障時指示燈以1Hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設備工作情況，專門設置了故障復位/燈測試按鈕，系統運行任何時間持續按該按鈕3s，所有指示燈應全部點亮，如果這時有指示等不亮說明該指示燈已壞，應立即更換，改按鈕復位后指示燈仍按原工作狀態顯示設備工作狀態。2級故障顯示設置在中心控制室大屏幕監視器上，當設備出現故障時，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對應的設備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障。3級故障顯示設置在中心控制室信號箱內，當設備出現故障時，信號箱將用聲、光報警方式提示工作人員，及時處理故障。在處理故障時，又將故障進行分類，有些故障是要求系統停止運行的，但有些故障對系統工作影響不大，系統可帶故障運行，故障可在運行中排除，這樣就大大減少整個系統停止運行時間，提高系統可靠性運行水平。

　　4 結束語

　　Rotork的智能閥控制設備與PLC的結合使得罐區儲運監控系統布線簡潔、控制方便，PLC的冗余以及Pakscan IIE主站控制器的雙備保證了系統的高可靠性，也提高了控制系統的自動化程度。