PLC在輸油站站控系統中的應用

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

關鍵詞:PLC 輸油站 站控系統

中圖分類號:TB4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0095-01

1 PLC基本理論與應用

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

PLC的設計思想主要吸取繼電器和計算機兩者的優點:PLC模塊化結構功能強且適應面廣，體積小、重量輕、功耗低，其可靠性高，抗干擾能力也很強;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體積大、接線復雜、不易更改、故障查找難等缺點，另一方面也融合了了計算機功能強大、編程靈活、通用性好的優點;所以被廣泛應用于石油、鋼鐵、石化工、電力、汽車、機械制造、交通運輸、輕紡、建材、環保及文化娛樂等各個行業。

當然由于其作用的不同，其使用情況也有所不同;目前PLC主要用在開關量邏輯控制、運動控制、過程控制(PID閉環控制 )、數據處理、通信聯網(構成工業控制網絡)等方面。輸油站站控系統屬于一種系統過程控制，也即PID閉環控制，基于PLC的自動化控制系統已在制造業、石油運輸工業中得到廣泛應用。

2 實例介紹PLC在輸油站站控系統中的應用

某石油運輸公司為了提高各輸油站站點的現場設備及其控制的自動化，通過PLC進行系統改造。該公司輸油站點主要采用加壓間歇方式通過原油管網絡輸送石油，站內主要控制設備有電動機、輸油泵、儲油罐、拱頂罐等，公司要求通過PLC來加強生產管理與監控系統的自動化。

2.1 PLC設計方案

輸油站站控系統要求通過PLC自動化監控系統對輸油站相關設備的各項參數變化進行全程控制、記錄并存根，這是一套多級自動化控制系統。通過嚴格的監控系統對生產管理過程中石油溫度、壓力、流量、液位、泵閥及電控系統的電壓、電流等參數及其變化通過工藝流程圖、參數走向趨勢圖進行全程監控，并進行實時報警防護。在設計過程中，主要要做好硬件、軟件、監測點、啟停泵、擴展性的設計。其中硬件設計部分包括工控機、現場執行部件、PLC下位機、傳感器以及相關的配線;軟件部分由PLC、數據和監控軟件構成;根據現場情況及相關需要選置合適的傳感器及I/O點、模塊、統計表;在站控系統設計啟停泵進行遠程操控開關閥;同時還要根據需要設計聯鎖、優先級、自動化PID密閉環等方便進行全程自動化監控。

2.2 PLC執行方案

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，通過調節閥的開度控制進油量，以保持液位在200mm。實際液位通過壓力變送器測量，變送成4～20mA直流信號，經A/D轉換輸入到AI模塊中，經輸入量程轉換為實際的液位值，該值和設定值比較，進行PLC控制運算得到調節閥開度，再經過輸出量程轉換和D/A轉換得到4～20mA直流信號，以該信號去控制調節閥開度，最終實現液位的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，主程序實現輸入、輸出量程轉換，調用“SCALE”，將輸入A/D轉換后的數字量)轉換為0～500mm之間的一個液位值，將輸出的操作值轉換為0～27648之間的一個數字量，結果輸出給模擬量輸出存儲器。初始化程序在PLC上電運行的第一個掃描周期進行參數的初始化，將水位設定值、PLC控制參數賦初值并開啟PLC作用;循環中斷程序則按照固定的時間間隔循環調用PLC程序塊。

2.3 PLC監控方案

PLC主要對站控系統參數數據進行采集并傳至上位機，在接受對應指令以控制輸油站的執行機構，其中采集的信號包括開關量、標準的模擬量信號、脈沖信號、數字信號等，且通過開關、模擬量和PLC調節量等控制輸出信號。在監控系統中主要PLC技術指標有輸入指標、開關狀態檢測、輸出指標，其中輸入指標包括傳感器和變送器數字、脈沖量檢測無附加誤差，模擬量檢測精度優于±0．1;開關檢測主要是對閥位及泵開關狀態和液位開關、氣體報警開關等進行狀態檢測。PLC運用于在輸油站站控系統中時，常以500ms/周期對于現場模擬量信號進行定時采集，并把通道內容存于以相應的數據區中，存后指針加1。指針加1后再判斷指針是否超出數據范圍，若超，則把00000再賦給指針，即令其再從存儲區開始處存數。對于現場儀表輸出的脈沖量，PLC將其當成高速計數輸入，并經過單元采集，對采集信號的頻率進行PLC計算。 為了保證系統較小的精度轉換誤差，信號可由通訊口連接到PLC的ASCU模塊，進行整體控制;同時通過定時中斷法執行采集子程序，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對輸油站站控系統進行監控的方法主要有動作反應檢測，且要有反饋的回訊信號，增加I／O點，進行實時監控。

3 在輸油站站控系統中PL電壓、電流C的重要應用意義

輸油站站控系統對安全性、保密性要求極高，而通過運用高科技集成電路技術以及嚴格的生產工藝和先進的抗干擾技術構造而成的電氣自動化控制設備具有很高的可靠性和很強的抗干擾能力。與同等規模的繼電接觸器系統相比，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實現故障診斷保護系統。隨著PLC的規模化發展，配套設備齊全，其邏輯處理、數據運算等相關功能不斷得到完善，其運用領域也得到廣泛推廣，除了各種數控領域，也廣泛應用于位控、溫控、CNC、通信等各種長業控制中。尤其面向石油行業工控設備，接口、編程簡捷，為各項非專業工業控制領域提供較大方便。PLC在中輸油站站控系統應用中，以存儲邏輯替代接線邏輯，使設計及建造周期縮短，工作量小，維護方便，容易改造。與此同時，PLC采集數據和控制執行與用其他采集方式相比，其實時性好、可靠性也高;即使脫離上位機后，PLC仍可按照預定的程序執行，提高了系統的可靠性、安全性，特別是新型PLC的數據存儲區增大后，采集與存儲的數據量可以很龐大，加之PLC本身的控制的可靠、穩定性，使得PLC在自動化系統中的應用越來越廣泛。

4 結語

PLC應用于輸油站站控系統中時，實現了站控系統的高效化管理及自動化控制，當然為了實現更節能高效的管控系統，還要通過不斷研究和探索實現PLC現代化、規模化、高效化應用發展。

參考文獻

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