PLC在輸油站站控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：本文首先介紹了PLC基本理論與應(yīng)用原理，又通過實例介紹PLC在輸油站站控系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后又概述了在輸油站站控系統(tǒng)中PLC的重要應(yīng)用意義。

關(guān)鍵字：PLC 輸油站 站控系統(tǒng)

中圖分類號：TB4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0087-01

1 PLC基本理論與應(yīng)用

PLC是以微處理器為核心，用軟件編程組成控制邏輯，取代傳統(tǒng)繼接硬接線邏輯，將自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。

PLC的設(shè)計思想主要吸取繼電器和計算機(jī)兩者的優(yōu)點：PLC 模塊化結(jié)構(gòu)功能強(qiáng)且適應(yīng)面廣，體積小、重量輕、功耗低，其可靠性高，抗干擾能力也很強(qiáng) ；編程采用 “自然語言”，易掌握使用；并且安裝維修工作量少，較易控制程序變化。這樣一方面繼電器控制系統(tǒng)體積大、 接線復(fù)雜、不易更改、故障查找難等缺點，另一方面也融合了了計算機(jī)功能強(qiáng)大、編程靈活、通用性好的優(yōu)點；所以被廣泛應(yīng)用于石油、鋼鐵、石化工、電 力、汽車、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、輕紡、建材、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。

當(dāng)然由于其作用的不同，其使用情況也有所不同；目前PLC主要用在開關(guān)量邏輯控制、運(yùn)動控制、過程控制（PID閉環(huán)控制 ）、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)（構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)）等方面。輸油站站控系統(tǒng)屬于一種系統(tǒng)過程控制，也即PID閉環(huán)控制，基于PLC的自動化控制系統(tǒng)已在制造業(yè)、石油運(yùn)輸工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

2 實例介紹PLC在輸油站站控系統(tǒng)中的應(yīng)用

某石油運(yùn)輸公司為了提高各輸油站站點的現(xiàn)場設(shè)備及其控制的自動化，通過PLC 進(jìn)行系統(tǒng)改造。該公司輸油站點主要采用加壓間歇方式通過原油管網(wǎng)絡(luò)輸送石油，站內(nèi)主要控制設(shè)備有電動機(jī)、輸油泵、儲油罐、拱頂罐等，公司要求通過PLC來加強(qiáng)生產(chǎn)管理與監(jiān)控系統(tǒng)的自動化。

2.1 PLC設(shè)計方案

輸油站站控系統(tǒng)要求通過PLC自動化監(jiān)控系統(tǒng)對輸油站相關(guān)設(shè)備的各項參數(shù)變化進(jìn)行全程控制、記錄并存根，這是一套多級自動化控制系統(tǒng)。通過嚴(yán)格的監(jiān)控系統(tǒng)對生產(chǎn)管理過程中石油溫度、壓力、流量、液位、泵閥及電控系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)及其變化通過工藝流程圖、參數(shù)走向趨勢圖進(jìn)行全程監(jiān)控，并進(jìn)行實時報警防護(hù)。在設(shè)計過程中，主要要做好硬件、軟件、監(jiān)測點、啟停泵、擴(kuò)展性的設(shè)計。其中硬件設(shè)計部分包括工控機(jī)、現(xiàn)場執(zhí)行部件、PLC下位機(jī)、傳感器以及相關(guān)的配線；軟件部分由PLC、數(shù)據(jù)和監(jiān)控軟件構(gòu)成；根據(jù)現(xiàn)場情況及相關(guān)需要選置合適的傳感器及I/O點、模塊、統(tǒng)計表；在站控系統(tǒng)設(shè)計啟停泵進(jìn)行遠(yuǎn)程操控開關(guān)閥；同時還要根據(jù)需要設(shè)計聯(lián)鎖、優(yōu)先級、自動化PID密閉環(huán)等方便進(jìn)行全程自動化監(jiān)控。

2.2 PLC執(zhí)行方案

該輸油站某一油箱通過油泵上油，液位下限為0mm，上限為500mm ，石油通過出泵閥流出，通過調(diào)節(jié)閥的開度控制進(jìn)油量，以保持液位在200mm 。實際液位通過壓力變送器測量，變送成4mA ～20mA 直流信號，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換輸入到AI模塊中，經(jīng)輸入量程轉(zhuǎn)換為實際的液位值，該值和設(shè)定值比較，進(jìn)行PLC 控制運(yùn)算得到調(diào)節(jié)閥開度，再經(jīng)過輸出量程轉(zhuǎn)換和D/A 轉(zhuǎn)換得到4mA ～20mA 直流信號，以該信號去控制調(diào)節(jié)閥開度，最終實現(xiàn)液位的PLC控制。過程變量和控制輸出均為單極性模擬量。在PLC控制程序中要求，主程序?qū)崿F(xiàn)輸入、輸出量程轉(zhuǎn)換，調(diào)用“SCALE”，將輸入A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量）轉(zhuǎn)換為 0mm～500mm 之間的一個液位值，將輸出的操作值轉(zhuǎn)換為0 ～27648之間的一個數(shù)字量，結(jié)果輸出給模擬量輸出存儲器。初始化程序在PLC 上電運(yùn)行的第一個掃描周期進(jìn)行參數(shù)的初始化，將水位設(shè)定值、PLC控制參數(shù)賦初值并開啟PLC作用；循環(huán)中斷程序則按照固定的時間間隔循環(huán)調(diào)用PLC程序塊。

2.3 PLC監(jiān)控方案

PLC主要對站控系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并傳至上位機(jī)，在接受對應(yīng)指令以控制輸油站的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中采集的信號包括開關(guān)量、標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號、脈沖信號、數(shù)字信號等，且通過開關(guān)、模擬量和PLC調(diào)節(jié)量等控制輸出信號。在監(jiān)控系統(tǒng)中主要PLC技術(shù)指標(biāo)有輸入指標(biāo)、開關(guān)狀態(tài)檢測、輸出指標(biāo) ，其中輸入指標(biāo)包括傳感器和變送器數(shù)字、脈沖量檢測無附加誤差，模擬量檢測精度優(yōu)于±0．1；開關(guān)檢測主要是對閥位及泵開關(guān)狀態(tài)和液位開關(guān)、氣體報警開關(guān)等進(jìn)行狀態(tài)檢測。 PLC運(yùn)用于在輸油站站控系統(tǒng)中時，常以500 ms/周期對于現(xiàn)場模擬量信號進(jìn)行定時采集，并把通道內(nèi)容存于以相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)中，存后指針加1。指針加1后再判斷指針是否超出數(shù)據(jù)范圍，若超，則把00000再賦給指針，即令其再從存儲區(qū)開始處存數(shù)。對于現(xiàn)場儀表輸出的脈沖量，PLC將其當(dāng)成高速計數(shù)輸入，并經(jīng)過單元采集，對采集信號的頻率進(jìn)行PLC計算。 為了保證系統(tǒng)較小的精度轉(zhuǎn)換誤差，信號可由通訊口連接到PLC的ASCU模塊，進(jìn)行整體控制；同時通過定時中斷法執(zhí)行采集子程序，可避免脈沖丟失及信號干擾問題。在采集模擬量，通過多次采用求平均值法進(jìn)行模擬量信號濾波采集的梯形圖。采用PLC對輸油站站控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的方法主要有動作反應(yīng)檢測，且要有反饋的回訊信號，增加I／O點，進(jìn)行實時監(jiān)控。

3 在輸油站站控系統(tǒng)中PL電壓、電流C的重要應(yīng)用意義

輸油站站控系統(tǒng)對安全性、保密性要求極高，而通過運(yùn)用高科技集成電路技術(shù)以及嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和先進(jìn)的抗干擾技術(shù)構(gòu)造而成的電氣自動化控制設(shè)備具有很高的可靠性和很強(qiáng)的抗干擾能力。 與同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，PLC接線與接點大幅度減少，故障率大大降低；且自帶有硬件故障自檢功能，可及時自檢并警報；還可以編入外圍器件的故障自診斷程序?qū)崿F(xiàn)故障診斷保護(hù)系統(tǒng)。隨著PLC的規(guī)?；l(fā)展，配套設(shè)備齊全，其邏輯處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算等相關(guān)功能不斷得到完善，其運(yùn)用領(lǐng)域也得到廣泛推廣，除了各種數(shù)控領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于位控、溫控、CNC、通信等各種長業(yè)控制中。尤其面向石油行業(yè)工控設(shè)備，接口、編程簡捷，為各項非專業(yè)工業(yè)控制領(lǐng)域提供較大方便。PLC在中輸油站站控系統(tǒng)應(yīng)用中，以存儲邏輯替代接線邏輯，使設(shè)計及建造周期縮短，工作量小，維護(hù)方便，容易改造。與此同時，PLC采集數(shù)據(jù)和控制執(zhí)行與用其它采集方式相比，其實時性好、可靠性也高；即使脫離上位機(jī)后，PLC仍可按照預(yù)定的程序執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的可靠性、安全性，特別是新型PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)增大后，采集與存儲的數(shù)據(jù)量可以很龐大，加之PLC本身的控制的可靠、穩(wěn)定性，使得PLC在自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。

3 結(jié)語

PLC應(yīng)用于輸油站站控系統(tǒng)中時，實現(xiàn)了站控系統(tǒng)的高效化管理及自動化控制，當(dāng)然為了實現(xiàn)更節(jié)能高效的管控系統(tǒng)，還要通過不斷研究和探索實現(xiàn)PLC現(xiàn)代化、規(guī)模化、高效化應(yīng)用發(fā)展。

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