燃?xì)夤艿篱y門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析

張春雨

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活水平提高，燃?xì)庾鳛橐环N熱量高、使用方便以及污染低的燃料已經(jīng)成為人們生活中應(yīng)用最多的燃料之一。但是由于燃?xì)庖兹家妆?，因此燃?xì)廨敋夂桶惭b行業(yè)也成為一個(gè)高危行業(yè)。為了提高燃?xì)夤艿垒敋獾陌踩院涂煽啃裕撗芯刻岢鋈細(xì)夤艿篱y門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該文就詳細(xì)分析燃?xì)夤艿篱y門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中PLC技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值，以供參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿篱y門 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) PLC 應(yīng)用]

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（c）-0025-01

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工巡檢燃?xì)夤艿赖拈y門方式已經(jīng)逐漸的不能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。通過使用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，可以對(duì)燃?xì)夤艿篱y門現(xiàn)場(chǎng)采集必要的數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制，使用PLC技術(shù)將相應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)接到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)中，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的自動(dòng)控制和故障處理。通過對(duì)燃?xì)夤艿篱y門的遠(yuǎn)程控制，可以有效的提高設(shè)備生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，促進(jìn)企業(yè)的安全生產(chǎn)。

1 燃?xì)夤艿篱y門的遠(yuǎn)程控制的作用

在燃?xì)夤艿乐?，由于其運(yùn)輸距離比較大，如果采用手動(dòng)閥門的方式，當(dāng)管線在某段中出現(xiàn)故障需要進(jìn)行切斷或者關(guān)閉是，需要操作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行關(guān)斷。這樣不僅增加了事故的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也對(duì)管道的安全產(chǎn)生不良的影響。為了提高燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)輸安全，對(duì)燃?xì)夤艿篱y門進(jìn)行全過程的監(jiān)控成為了其中的重要措施[1]。通過使用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，當(dāng)管道出現(xiàn)安全故障報(bào)警的時(shí)候可以在監(jiān)控系統(tǒng)中將閥門直接切斷，有效的降低了管道的切斷時(shí)間，通過了對(duì)事故的處理能力，通過了燃?xì)夤艿赖目煽啃院桶踩浴?/p>

隨著嵌入式計(jì)算的不斷發(fā)展，控制器的功能也越來越強(qiáng)大，其中具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在管道的閥門控制是其中重要的內(nèi)容。通過使用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠?qū)艿篱y門進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，從而保障了生產(chǎn)的安全。結(jié)合嵌入式技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，基于對(duì)燃?xì)夤艿篱y門控制的可靠性和遠(yuǎn)程控制要求，通過設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)具有遠(yuǎn)程通信、雙電流信號(hào)冗余輸出以及具有自愈功能的閥門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，能夠有效的保證生產(chǎn)的可靠運(yùn)行[2]。無線通信技術(shù)能夠使控制器和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信，執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)的命令并且對(duì)執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行反饋。當(dāng)閥門控制器同時(shí)輸出了2路相同的信號(hào)時(shí)，只要其中一路滿足關(guān)閉閥門的要求就能夠立即執(zhí)行關(guān)閉操作，保證了控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。系統(tǒng)還能夠自主的對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行診斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生中斷或者異?，F(xiàn)象時(shí)，可以自主的呼叫上位機(jī)，直到網(wǎng)絡(luò)通信恢復(fù)為止。如果閥門控制器在比較長的時(shí)間內(nèi)處于中斷或者異常狀態(tài)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)重啟應(yīng)用程序。

2 PLC技術(shù)在燃?xì)夤艿篱y門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在管道閥門的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，常常利用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，采用相關(guān)的通信協(xié)議，從而形成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，并且例如相關(guān)的通信方式和各閥門下位機(jī)進(jìn)行PLC通信，然后將各個(gè)閥門站點(diǎn)的信息傳送到監(jiān)控中心中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的遠(yuǎn)程控制。其具體的工作過程是傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)通過屏蔽電纜傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換后將相關(guān)的數(shù)據(jù)中傳輸?shù)綌?shù)據(jù)寄存器供PLC讀取。PLC將數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸?shù)奖O(jiān)控中心中，從而完成一次對(duì)閥門數(shù)據(jù)采集[3]。在遠(yuǎn)程控制中由監(jiān)控中心發(fā)出相關(guān)的指令，PLC接收到信號(hào)后通過輸出端口控制驅(qū)動(dòng)裝置來控制閥門的關(guān)停。

2.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)

在上位機(jī)的設(shè)計(jì)中可以選擇技術(shù)比較成熟的設(shè)備，這樣可以通過系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的研發(fā)周期。上位機(jī)的軟件系統(tǒng)可以用VB語言來設(shè)計(jì)，從而方便實(shí)現(xiàn)需要的監(jiān)控功能。上位機(jī)軟件系統(tǒng)包含了通信參數(shù)設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、安全模塊以及閥門控制模塊等部分，上位機(jī)軟件系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)閥門的控制，而且還考慮到了數(shù)據(jù)庫操作和系統(tǒng)的安全[4]。閥門控制模塊是上位機(jī)的核心，它可以使上位機(jī)對(duì)PLC控制裝置的遠(yuǎn)程控制。

2.2 下位機(jī)設(shè)計(jì)

下位機(jī)的硬件系統(tǒng)包含了主控單元模塊、人機(jī)接口模塊、數(shù)據(jù)采集以及控制模塊、通信模塊等內(nèi)容，其中主控單元模塊是下位機(jī)的核心，它是由PLC系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集和控制模塊是下位機(jī)控制系統(tǒng)的輸入和輸出部分，能夠完成對(duì)閥門的各種報(bào)警信號(hào)以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)閥門進(jìn)行關(guān)?？刂频取Ｔ跀?shù)據(jù)采集模塊中，除了一般的采集狀態(tài)外，還包含了對(duì)電機(jī)過熱、電機(jī)缺相、緊急制動(dòng)狀態(tài)的采集等，提高了下位機(jī)的監(jiān)控能力。在下位機(jī)中不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的遠(yuǎn)程控制，而且還保留了現(xiàn)場(chǎng)控制功能，可以通過現(xiàn)場(chǎng)操作器來完成[5]。在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的通信中，GPRS網(wǎng)絡(luò)由于覆蓋面比較廣泛，而且技術(shù)成熟、維護(hù)成本低、信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此可以在計(jì)算機(jī)和PLC之間進(jìn)行無線通信，提高了信號(hào)的抗干擾能力。

下位機(jī)的軟件系統(tǒng)主要是采集閥門的運(yùn)行信號(hào)、控制閥門動(dòng)作以及響應(yīng)上位機(jī)的命令等，為了準(zhǔn)確的對(duì)閥門進(jìn)行控制避免虛假報(bào)警的情況，系統(tǒng)對(duì)輸入的信號(hào)都進(jìn)行了數(shù)字濾波處理。下位機(jī)在對(duì)信號(hào)分析之后，根據(jù)相關(guān)的命令來控制閥門的關(guān)停動(dòng)作。當(dāng)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)發(fā)出命令的時(shí)候，下位機(jī)就會(huì)進(jìn)入到中斷程序。在這種情形下應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)，讀取中斷寄存器分析中斷的原因。如果是由于接收中斷引起的，那么應(yīng)當(dāng)置接數(shù)據(jù)標(biāo)志并且讀取數(shù)據(jù)，然后釋放出緩存，最后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

當(dāng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求或者命令的過程中，下位機(jī)就會(huì)進(jìn)入中斷服務(wù)程序中，其在進(jìn)入中斷服務(wù)程序之后，首先需要滿足對(duì)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，然后進(jìn)行讀取中斷寄存器中的內(nèi)容，在讀取的過程中進(jìn)行分析中斷并置相應(yīng)的標(biāo)志位，如果系統(tǒng)是接收中斷，那么置接收數(shù)據(jù)標(biāo)志并讀取數(shù)據(jù)，然后釋放緩存，最后中斷返回，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

3 結(jié)語

在燃?xì)夤艿篱y門的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過先進(jìn)的信息技術(shù)和控制技術(shù)，使閥門控制系統(tǒng)準(zhǔn)確的受到無線通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)閥門的遠(yuǎn)距離操作，有效的保證了生產(chǎn)的安全。同時(shí)在PLC程序中利用閥門的反饋信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的冗余保護(hù)。當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)閥門遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠通過重啟的方式來恢復(fù)通信，保障了系統(tǒng)的可靠性。

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