基于流量計算的PLC一體化流量測量方法的改進(jìn)

任桂芬 西安石油大學(xué)

基于流量計算的PLC一體化流量測量方法的改進(jìn)

任桂芬 西安石油大學(xué)

使用流量計算模塊最重要的是實現(xiàn)了與PLC（Programmable Logic Controller）無縫通信。大多數(shù)PLC支持以太網(wǎng)TCP/IP通信和許多串行協(xié)議。一旦流量信息在處理器上生成，網(wǎng)絡(luò)就能訪問這些信息，遠(yuǎn)程SCADA、HMI、數(shù)據(jù)采集、歷史和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)也能訪問這些信息，這就提供了一個靈活經(jīng)濟(jì)的通信機(jī)制。一些流量計算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計或已有SCADA系統(tǒng)的通信通道。

流量計算；PLC；一體化；流量測量

PLC（Programmable Logic Controller）的處理器能力、幾乎實時的I/O速度和靈活的網(wǎng)絡(luò)通信選件使PLC成為工業(yè)應(yīng)用的理想平臺。盡管PLC平臺具有卓越的能力，但把流量計算等復(fù)雜計算加載于PLC平臺并不可取。如果多個儀表同時運行，解決的方法是把流量計算機(jī)嵌入到PLC模塊中，提供一個一體化的PLC、RTU及流量計算機(jī)解決方案，圖1是基于流量計算的PLC改進(jìn)測量方法框圖。

圖1 基于流量計算的PLC改進(jìn)測量方法

首先，流量計算機(jī)模塊有高速處理器用于流量計算和存儲器用于數(shù)據(jù)存檔，不把流量計算任務(wù)加給PLC處理器，多少儀表運行計算與PLC處理器沒有關(guān)系。其次，模塊能通過PLC高速背板直接讀流量計、壓力及溫度等儀表的輸入信息，PLC程序不僅管理為其他過程服務(wù)的I/O，而且管理流量計算模塊高速訪問這些信息。PLC以I/O寄存器方式直接讀取流量測量數(shù)據(jù)。PLC梯形圖程序能把這些信息用作告警和控制過程環(huán)路。因此，對于SCADA網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用Modbus協(xié)議訪問流量計算機(jī)模塊存儲器中的數(shù)據(jù)存檔是可行的。這些功能對于綜合PLC、DCS和SCADA系統(tǒng)是一個理想的方案。最終的系統(tǒng)把所有標(biāo)準(zhǔn)功能結(jié)合在一起，實現(xiàn)了基于流量計算的PLC流量測量改進(jìn)方案，圖2是基于流量計算的PLC現(xiàn)場圖。一體化流量測量在成本和通訊等方面占據(jù)優(yōu)勢，已經(jīng)成為流量測量的發(fā)展趨勢。

由于PLC是控制系統(tǒng)的重要組成部分，嵌入到PLC的模塊比傳統(tǒng)的單體流量計算機(jī)便宜，背板通信使流量計算模塊易于與傳感器I/O集成，簡化了傳感器的布線和接口，減少了現(xiàn)場傳感器的數(shù)量，也就節(jié)約了成本。

圖2 基于流量計算的PLC現(xiàn)場

傳統(tǒng)的流量計算機(jī)至多提供4個測量儀，大多數(shù)的PLC流量計算模塊提供8到16個測量儀。由于流量計算模塊安裝在PLC插槽里，不像傳統(tǒng)的流量計算機(jī)需要獨立機(jī)柜，因此，節(jié)省了空間。

使用流量計算模塊最重要的是實現(xiàn)了與PLC無縫通信。大多數(shù)PLC支持以太網(wǎng)TCP/IP通信和許多串行協(xié)議。一旦流量信息在處理器上生成，網(wǎng)絡(luò)就能訪問這些信息，遠(yuǎn)程SCADA、HMI、數(shù)據(jù)采集、歷史和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)也能訪問這些信息，這就提供了一個靈活經(jīng)濟(jì)的通信機(jī)制。一些流量計算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計或已有SCADA系統(tǒng)的通信通道。

在國內(nèi)，中國石油集團(tuán)公司的許多輸氣管線就采用了這種一體化流量測量方案，不僅在分輸站現(xiàn)場能看到流量數(shù)據(jù)，也能在各級調(diào)度中心看到流量數(shù)據(jù)。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.041

（欄目主持 焦曉梅）