關(guān)于PLC 在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙宏圖

（遼寧省葫蘆島市錦西石化分公司計(jì)量部，遼寧葫蘆島 125001）

0 引言

PLC（Programmable Logic Controller，可編程控制器）是工控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制最主要的控制裝置。同普通的監(jiān)控裝置不同，PLC具有獨(dú)特的串行通信功能，在實(shí)際工控監(jiān)控作業(yè)中能夠同計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)的通信功能，在較短的時(shí)間內(nèi)能成功實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)PLC 控制裝置進(jìn)行集中監(jiān)控，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)工控監(jiān)控作業(yè)的難度，給工控領(lǐng)域的發(fā)展提供了更好的發(fā)展空間。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

以罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為主要參照物，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中很多技術(shù)是對(duì)原有罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理，使得所設(shè)計(jì)出的PLC 系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的監(jiān)控管理系統(tǒng)具備更多全新的特性。此外，在PLC 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，技術(shù)人員引入了國(guó)外一些先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，真正意義上滿足罐區(qū)、碼頭自動(dòng)化的系統(tǒng)要求，使得PLC 系統(tǒng)能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)系統(tǒng)配置方案、設(shè)備技術(shù)性能、通信網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等的監(jiān)控，并能夠相應(yīng)地將該系統(tǒng)的管理功能真正落實(shí)到實(shí)處。設(shè)計(jì)滿足當(dāng)下罐區(qū)設(shè)備的擴(kuò)容能力及其功能擴(kuò)展的需求。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)候必須著重考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則有以下4 點(diǎn)：

（1）高安全性原則。為保證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全性，在項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)開展的過(guò)程中需要著重考慮罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)布置周圍地區(qū)的防爆、防火、防雷、防靜電的能力，并對(duì)通信總線的安全性能進(jìn)行調(diào)查，核查好罐區(qū)附近的報(bào)警器、流程校核功能是否能夠正常運(yùn)行。

（2）高可靠性原則?？煽啃栽瓌t是決定系統(tǒng)能否正常工作的基本條件，只有做好相關(guān)的綜合性考慮，才能確保系統(tǒng)具有高可靠性。

（3）管控一體化原則。主要是為了保證系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能夠更好地表現(xiàn)出管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間的有效協(xié)調(diào)，避免在實(shí)際系統(tǒng)監(jiān)控過(guò)程中因二者之間的矛盾而造成系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目的延緩。從根本上提高監(jiān)控中心的工作效率，簡(jiǎn)化監(jiān)控工作的步驟，使得監(jiān)控部門的工作能夠達(dá)到效益最大化。

（4）可追溯性原則。由于監(jiān)控系統(tǒng)的特殊性，使得實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很高的標(biāo)準(zhǔn)。只有自動(dòng)化系統(tǒng)具有健全、完整的參數(shù)記錄、故障記錄、操作記錄，才能夠保證在工作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)技術(shù)人員可以第一時(shí)間迅速找出原因。這將對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)后續(xù)監(jiān)控工作的開展起著很大的促進(jìn)作用，切實(shí)分析出項(xiàng)目出現(xiàn)故障的根本原因，并有針對(duì)性地尋找到相應(yīng)的解決措施。此外，方便擴(kuò)展與互聯(lián)原則、操作維護(hù)方便原則也是PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中所必須遵守的設(shè)計(jì)原則。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)及系統(tǒng)流程

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，可以有針對(duì)性地將其劃分為上位機(jī)與下位機(jī)。其中，有一部分是罐區(qū)系統(tǒng)的控制中心部分，稱它為上位機(jī)。PLC 的信息采集部分稱為下位機(jī)。在實(shí)際監(jiān)控作業(yè)中上位機(jī)與下位機(jī)用以太網(wǎng)相互連接。

2.2 功能模塊劃分

功能模塊的劃分是PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)，同普通監(jiān)控管理裝置不同，整個(gè)PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由上至下分為：控制中心、本地/遠(yuǎn)程I/O（RTU）?？刂浦行脑诒O(jiān)控系統(tǒng)中主要承擔(dān)接收控制站所上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以利用控制站對(duì)設(shè)備下發(fā)遠(yuǎn)程控制指令，做好相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、圖形化顯示罐區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)。能夠在實(shí)際工作中利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，針對(duì)罐區(qū)的實(shí)際情況做出相應(yīng)的監(jiān)控處理，一旦發(fā)生事故可自動(dòng)完成報(bào)警、報(bào)表、Web 發(fā)布等功能。此外，一些經(jīng)過(guò)授權(quán)的管理部門能夠利用各自的客戶端查看Web 服務(wù)器所包含的信息?？刂浦行脑趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息為參照基礎(chǔ)，利用相關(guān)管理軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步分析，并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所表現(xiàn)出的生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行具體化的整合和應(yīng)用。進(jìn)而給企業(yè)提供出一套較為完善、完整、實(shí)用的輔助管理體系，使得企業(yè)的科學(xué)管理工作的開展能夠具備有效的技術(shù)支撐。其次，同控制中心緊密聯(lián)系，控制站是整個(gè)監(jiān)控部門的核心。在監(jiān)控管理系統(tǒng)中控制站主要負(fù)責(zé)接收本地的I/O、遠(yuǎn)程RTU 采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等，同時(shí)也負(fù)責(zé)將監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息及時(shí)送往控制中心。利用I/O 模塊，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成程序內(nèi)部設(shè)定的控制功能，還可以負(fù)責(zé)接收管控中心的命令輸出或控制指令。最后介紹的是本地及遠(yuǎn)程I/O 站，它主要負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在審核完畢后將信息通過(guò)總線傳輸?shù)娇刂普緝?nèi)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備的輸出控制。

2.3 系統(tǒng)流程

PLC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)罐區(qū)信息采集與處理工作，在實(shí)際工作中可以將PLC 系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)放到操作站進(jìn)行處理，操作站和OPC 服務(wù)器連接，然后接入廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，最后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一監(jiān)控管理。

3 數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控是罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中重要的部分，只有做到實(shí)時(shí)監(jiān)控才能夠保證PLC 監(jiān)控系統(tǒng)所得出的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、可靠性。罐區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控主要指對(duì)罐區(qū)的溫度、壓力、液位、儲(chǔ)量和進(jìn)出料次數(shù)和每次具體進(jìn)出料量的監(jiān)控。此外還包括對(duì)消防水電站的監(jiān)控、泊位使用狀況的監(jiān)控、變配電的監(jiān)控等。技術(shù)人員必須觀察好監(jiān)控的時(shí)間信息，只有這樣才能夠保證所監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)信息的時(shí)效性。

3.2 控制功能

PLC 技術(shù)在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)其控制功能進(jìn)行了分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠在罐區(qū)實(shí)現(xiàn)定量裝車控制，即在系統(tǒng)內(nèi)部形成一個(gè)獨(dú)立化的控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制與遠(yuǎn)程控制，減輕該領(lǐng)域的工作難度。此外電動(dòng)閥門的開關(guān)也可以在控制室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，隨時(shí)能夠利用遠(yuǎn)程控制設(shè)備對(duì)電動(dòng)閥門給出操作指令。當(dāng)儲(chǔ)罐高液位報(bào)警時(shí)，利用連鎖關(guān)閉功能可以及時(shí)對(duì)相應(yīng)的儲(chǔ)罐的進(jìn)料閥門進(jìn)行報(bào)警處理。

3.3 報(bào)警顯示功能

報(bào)警顯示功能是該系統(tǒng)所擁有的一項(xiàng)獨(dú)特功能，利用該功能可以減少企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中意外事故的發(fā)生，在事故發(fā)生時(shí)候可以自動(dòng)報(bào)警以此來(lái)警示工作人員，提示工作人員及時(shí)作出相關(guān)防范措施，將意外事故的損失降到最小，保障企業(yè)的合法權(quán)益。為此需要對(duì)以下報(bào)警小常識(shí)有一個(gè)深刻的了解：當(dāng)貯藏在靜止?fàn)顟B(tài)下，液位異常波動(dòng)為10 mm 以上，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警提示。當(dāng)機(jī)泵啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警等。

3.4 系統(tǒng)監(jiān)控畫面顯示

系統(tǒng)監(jiān)控畫面顯示有多種形式。其中，最常見的有罐區(qū)監(jiān)控總覽畫面、碼頭總覽畫面、罐區(qū)碼頭綜合總覽畫面等。監(jiān)控畫面中還可以顯示罐區(qū)工藝PID 的流程圖以及相應(yīng)的工藝指標(biāo)，公司所下達(dá)的一些生產(chǎn)作業(yè)通知的畫面也將會(huì)在系統(tǒng)監(jiān)控畫面中顯示。此外，透過(guò)監(jiān)控畫面，還可以看到公司內(nèi)部的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃畫面、公用工程流程圖的畫面、系統(tǒng)報(bào)警畫面、設(shè)備運(yùn)行畫面、歷史趨勢(shì)圖查詢畫面等。

4 結(jié)束語(yǔ)

從PLC 在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，可以看到PLC 技術(shù)在監(jiān)控管理系統(tǒng)中起著重要的作用，優(yōu)化了罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，使得監(jiān)控管理工作的進(jìn)行變得更加容易。主要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)化的調(diào)試分析，分析了在罐區(qū)監(jiān)控管理工作中PLC 技術(shù)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在罐區(qū)、碼頭里、液化氣及油品的定量裝車時(shí)，需要監(jiān)控的液位、溫度、壓力、流量以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，后期需要經(jīng)過(guò)有效途徑安全傳輸?shù)焦迏^(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)中，以此來(lái)確保PLC 技術(shù)能夠在控制系統(tǒng)中按照常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體化分類或分畫面顯示，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控。對(duì)PLC 在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能情況進(jìn)行了具體化的分析，分析表明該系統(tǒng)的功能具有多元化特征，能夠在很大程度上滿足罐區(qū)監(jiān)控工作的需要。在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，給碼頭及罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的操作環(huán)境，加快自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，同時(shí)也為整個(gè)罐區(qū)的安全運(yùn)行提供良好的監(jiān)控環(huán)境。