基于PLC和組態(tài)軟件的寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張軻

摘 要：該文采用美國(guó)羅克韋爾（RockWell）公司—ControlLogix PLC控制系統(tǒng)作為下位機(jī)，將其應(yīng)用到陜西延長(zhǎng)中立新能源有限責(zé)任公司寶雞甲醇汽（柴）油調(diào)制中心油庫(kù)罐區(qū)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)油罐區(qū)各個(gè)閥門(mén)的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)完成對(duì)儲(chǔ)油罐區(qū)的液位，溫度等參數(shù)的監(jiān)控，完成對(duì)油庫(kù)罐區(qū)的罐區(qū)工藝流程分析、罐區(qū)監(jiān)控方案設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以較低的成本利用PLC控制系統(tǒng)及組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)罐區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)油罐區(qū) 組態(tài)軟件 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（b）-0057-06

儲(chǔ)油罐區(qū)是油庫(kù)企業(yè)生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中的重要設(shè)備，因其儲(chǔ)存的物質(zhì)具有易燃、易爆和有毒等特點(diǎn)，一旦發(fā)生泄漏事故，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，環(huán)境污染，而且還可能引發(fā)更大的聯(lián)鎖失火、爆炸等惡性事故，給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大的損失，甚至給社會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。因此設(shè)計(jì)安全科學(xué)的罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)具有重大的意義。采用PLC和組態(tài)軟件的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)罐區(qū)工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警和控制，不僅可以有效的提高生產(chǎn)率、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是安全監(jiān)控系統(tǒng)可以時(shí)刻監(jiān)控著油罐和管道的油料運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律，有針對(duì)性地監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，給監(jiān)控人員發(fā)送警報(bào)信息，及時(shí)采取相應(yīng)措施解決處理并反饋導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生的原因。從而保證油庫(kù)的安全，避免級(jí)災(zāi)害事故的發(fā)生。

1 寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)組成情況及工藝流程分析

陜西延長(zhǎng)中立新能源有限責(zé)任公司寶雞甲醇汽（柴）油調(diào)制中心油庫(kù)罐區(qū)項(xiàng)目共有兩個(gè)子罐區(qū)，分別為T(mén)-1罐組和T-2罐組，T-1罐組采用內(nèi)浮頂罐，內(nèi)浮頂罐的浮頂隨油面的升降而升降，浮頂與液面之間不存在氣體空間，油品蒸發(fā)量小，因而基本上消除了大小呼吸損耗，即降低了油品損耗，又減少了對(duì)大氣的污染。其中T-1罐組由3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐組成，每個(gè)油罐均設(shè)有伺服液位計(jì)，多點(diǎn)溫度計(jì)，液位開(kāi)關(guān)，罐旁指示儀；T-2罐組均采用臥式罐，由4個(gè)60 m3和2個(gè)20 m3添加劑罐組成，每個(gè)添加劑罐均設(shè)有磁翻板液位計(jì)。此外在罐區(qū)、泵房、等可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w泄漏點(diǎn)位置設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警裝置以防范隱患?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備置于安全區(qū)域的綜合辦公樓，通過(guò)安全隔離柵將信號(hào)接入控制系統(tǒng)，進(jìn)行防爆處理，保證系統(tǒng)安全。系統(tǒng)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的信號(hào)進(jìn)行采集和處理，并執(zhí)行上位機(jī)的操作命令，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的控制?，F(xiàn)場(chǎng)的一些檢測(cè)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用較為先進(jìn)的且均為本質(zhì)安全的產(chǎn)品。每個(gè)儲(chǔ)罐上控制油料出入的閥門(mén)均為電動(dòng)閥，根據(jù)功能要求不同，共設(shè)有兩個(gè)通道兩個(gè)閥門(mén)。工藝流程分為油品進(jìn)庫(kù)流程和油品出庫(kù)流程兩部分。油品進(jìn)庫(kù)工藝流程如圖1所示。

罐區(qū)管理人員在收到調(diào)度中心的收油指令后，通過(guò)控制室內(nèi)的操作站將相應(yīng)的閥門(mén)和泵打開(kāi)，并通過(guò)閥門(mén)和泵回訊信號(hào)確認(rèn)閥門(mén)是否已經(jīng)打開(kāi)，同時(shí)對(duì)油罐的液位及油品的溫度狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)視，如果沒(méi)有收到調(diào)度中心停止收油的指令則繼續(xù)收油，若收到調(diào)度中心停止收油的指令或油罐已經(jīng)有高高位的報(bào)警信號(hào)則關(guān)閉相應(yīng)的閥門(mén)停止收油。

油品出庫(kù)工藝流程如圖2所示。

油罐內(nèi)所裝油料為易燃易爆、有毒有害、污染環(huán)境的危險(xiǎn)品，在日常運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中一般均采用專用的運(yùn)輸工具和管道進(jìn)行運(yùn)輸裝卸。根據(jù)分析現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況可以分為三大類六大流程，分別為：輸轉(zhuǎn)類，包括燃料油輸轉(zhuǎn)和甲醇輸轉(zhuǎn)；裝車類，包括燃料油鐵路公路裝車和甲醇裝車鐵路公路裝車；卸車類，包括燃料油鐵路公路卸車和甲醇裝車鐵路公路卸車。

2 寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

監(jiān)控系統(tǒng)是為了解整個(gè)油庫(kù)罐區(qū)設(shè)備運(yùn)行和狀態(tài)的關(guān)鍵系統(tǒng)，對(duì)保證安全生產(chǎn)、高效運(yùn)作起著十分關(guān)鍵的作用。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)主要遵循以下設(shè)計(jì)原則：

先進(jìn)性：系統(tǒng)需在了解國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，吸收其經(jīng)驗(yàn)和成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的技術(shù)性能和水平具有明顯的先進(jìn)性。

可靠性：系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境長(zhǎng)期連續(xù)工作。

通用性：在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量考慮采用積木式的模塊化結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)各種不同設(shè)備和不同控制對(duì)象的控制要求，靈活地構(gòu)成系統(tǒng)。這樣設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)便于隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)充或改造，通用性好。

擴(kuò)展性：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量要考慮富余量，滿足系統(tǒng)今后的擴(kuò)充需要。

經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理，性能價(jià)格比高。

操作維護(hù)方便性：在軟件方面，要求人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)便，易學(xué)易懂；在硬件方面，要求維護(hù)檢修方便。

PLC控制監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試應(yīng)遵循一定的步驟。整體的設(shè)計(jì)步驟如圖3所示。

2.2 監(jiān)控內(nèi)容及功能

油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)罐區(qū)的安全設(shè)計(jì)。所以必須監(jiān)測(cè)罐區(qū)的液位、溫度、液位報(bào)警以及閥門(mén)和泵的運(yùn)行狀態(tài)，為了防止油罐發(fā)生泄漏，還要對(duì)罐區(qū)進(jìn)行氣體濃度的監(jiān)測(cè)。內(nèi)容包括：監(jiān)測(cè)罐區(qū)共16點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度；監(jiān)測(cè)3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐溫度、液位高低報(bào)警；控制和監(jiān)控11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的運(yùn)行和運(yùn)行狀態(tài)；控制和監(jiān)控3臺(tái)氣、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行和運(yùn)行狀態(tài)。功能包括：（1）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表及模塊信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換處理；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備參數(shù)及狀態(tài)的檢測(cè)；（3）動(dòng)態(tài)流程畫(huà)面顯示；（4）通過(guò)操作畫(huà)面查詢和管理工藝過(guò)程。

2.3 初步分析

監(jiān)測(cè)罐區(qū)的可燃?xì)怏w濃度和監(jiān)測(cè)3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐溫度共27路信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的變送器后都會(huì)轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場(chǎng)最大、最小值對(duì)應(yīng)的4～20 mA電流信號(hào)，都是模擬量輸入信號(hào)。endprint

監(jiān)測(cè)11個(gè)油罐出入口閥門(mén)和3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)及3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐液位高低報(bào)警共51路信號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù)字量輸入信號(hào)。

控制11個(gè)油罐出入閥門(mén)和3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行控制共40路是數(shù)字量輸出信號(hào)。

2.4 系統(tǒng)I/O統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)如表1所示。

2.5 監(jiān)控方案確定

依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容和應(yīng)具有的功能，以及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和成本預(yù)算，綜上考慮決定設(shè)計(jì)選用如今得到廣泛應(yīng)用的上位機(jī)加RS485總線加PLC和工業(yè)儀表的監(jiān)控方案。

3 寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC系統(tǒng)的選型

方案確定后，下面就我們需要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)首先應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的特點(diǎn)和具體的控制任務(wù)來(lái)確定合適的PLC系統(tǒng)。

（1）確定PLC廠家。通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的考察研究，美國(guó)羅克韋爾（RockWell）公司是世界上最大的電氣和電子公司之一，尤其在自動(dòng)化與控制領(lǐng)域，RockWell是世界上著名的工業(yè)自動(dòng)化科技領(lǐng)域的產(chǎn)品、系統(tǒng)、解決方案和服務(wù)的供應(yīng)商。其PLC產(chǎn)品在全世界有很高的市場(chǎng)占有率。尤其是ControlLogix集成控制平臺(tái)是羅克韋爾公司的主力產(chǎn)品。ControlLogix控制系統(tǒng)將高速離散控制、過(guò)程控制、協(xié)調(diào)傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、批次控制和安全控制融合于一個(gè)控制引擎上（Logix控制平臺(tái)），同事兼顧不同規(guī)模和具體應(yīng)用特點(diǎn)，使用相同的編程工具（RSLogix5000編程軟件），風(fēng)格一致，相同的開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（NetLinx架構(gòu)），保證總體成本降至最低，代表了新一代控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。它具有先進(jìn)、高效、靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的處理器以及高性能的智能I/O模塊等特點(diǎn)，綜上所述本次PLC控制系統(tǒng)選用ControlLogix控制系統(tǒng)。

（2）確定PLC型號(hào)。在PLC廠家確定以后，接下來(lái)就要從該廠家的眾多產(chǎn)品中選擇一款適合本項(xiàng)目的PLC產(chǎn)品。基本原則是從控制要求、控制回路類型、控制點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)容量等幾個(gè)方面來(lái)確定。①控制參數(shù)介紹：通過(guò)以上對(duì)寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控內(nèi)容和功能以及I/0點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)可以得出，該罐區(qū)的控制屬于簡(jiǎn)單控制，回路多以模擬量、數(shù)字量輸入為主，帶有少量數(shù)字量輸出回路。②控制點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：I/O點(diǎn)數(shù)是決定PLC規(guī)模大小的重要因素，而在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)I/O模塊進(jìn)行選擇的原則是在滿足控制系統(tǒng)功能要求的前提下適當(dāng)留有余量。如果I/O模塊數(shù)量選擇不夠則達(dá)不到系統(tǒng)的控制要求，I/O模塊預(yù)留過(guò)多則會(huì)增加系統(tǒng)的硬件成本，通常的做法是留有實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的10%～15%的余量。③儲(chǔ)存容量的計(jì)算存儲(chǔ)容量的大小基本反應(yīng)了CPU的控制能力，而用戶程序設(shè)計(jì)所需要的存儲(chǔ)容量不僅與CPU模塊的控制能力有關(guān)，還與實(shí)現(xiàn)該工程控制功能的方法、程序設(shè)計(jì)人員的編程水平有關(guān)。PLC模塊I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可以很大工程上反應(yīng)PLC系統(tǒng)的功能要求，所以存儲(chǔ)容量也是考慮PLC型號(hào)的一個(gè)方面。一般來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)容量的計(jì)算是在I/O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下面的公式估算存儲(chǔ)容量后，再加20%～30%的富余量。存儲(chǔ)容量（字節(jié)）=開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)×10+模擬量I/O通道數(shù)×100，另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，主意對(duì)存儲(chǔ)器類型的選擇。通過(guò)估算，本項(xiàng)目的存儲(chǔ)容量在10KB以內(nèi)。

通過(guò)對(duì)以上幾個(gè)方面的研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)罐區(qū)測(cè)量的點(diǎn)數(shù)并不是很多，以數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出為主，還有少量的模擬量輸人，控制也相對(duì)簡(jiǎn)單，I/O點(diǎn)總數(shù)在100點(diǎn)左右，在適當(dāng)預(yù)留擴(kuò)展空間后，總點(diǎn)數(shù)在150點(diǎn)以內(nèi)，所以對(duì)系統(tǒng)CPU的要求不算太高，總的來(lái)說(shuō)屬于中小型系統(tǒng)，因此，我們選擇了ControlLogix控制系統(tǒng)的1756-L7X系列PLC。

3.2 PLC硬件配置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及硬件配置設(shè)計(jì)

寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

硬件配置設(shè)計(jì)主要包括工程站的設(shè)計(jì)、控制站的設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)儀表選擇。

（1）工作站設(shè)計(jì)：工作站除了起到人機(jī)界面的作用之外，還可起到保留系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，打印輸出各種報(bào)表等的作用，是系統(tǒng)功能對(duì)外體現(xiàn)的重要窗口。工作站分為工程師站和操作員站兩部分，工程師站和操作員站均采用高性能的DELL OPTIPLEX 390 MT（CPU：四核強(qiáng)3GHz/4GMB內(nèi)存/1T硬盤(pán)/21”LCD顯示器/1000M網(wǎng)卡/16XDVD/鍵盤(pán)/鼠標(biāo)）計(jì)算機(jī)為工控機(jī)，安裝WindowsXP操作系統(tǒng)。其中工程師站負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)連接與安全控制、通訊接口配置、人機(jī)界面（HMI）的組態(tài)、用戶權(quán)限庫(kù)維護(hù)，分析系統(tǒng)事件記錄等，以保證系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)要求來(lái)正確運(yùn)行，工程師站能夠連接到系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)；而操作員站是操作人員監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)程、維護(hù)設(shè)備和處理事故的人機(jī)接口。其任務(wù)是在標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面和用戶組態(tài)畫(huà)面上，匯集和顯示有關(guān)的運(yùn)行信息，運(yùn)行人員據(jù)此對(duì)站內(nèi)工藝生產(chǎn)的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制。操作員站通過(guò)以太網(wǎng)接口連接現(xiàn)場(chǎng)控制站站控系統(tǒng)，工程師可以直接對(duì)控制器進(jìn)行編程、修改、下裝，并完成監(jiān)控管理、控制流程的頁(yè)面組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)以及擔(dān)負(fù)通訊功能。操作員站是獨(dú)立的單元，可獨(dú)立存取每幅流程圖畫(huà)面以及獨(dú)立控制系統(tǒng)中的每個(gè)點(diǎn)。操作畫(huà)面調(diào)出時(shí)間< 1 s，操作畫(huà)面數(shù)據(jù)刷新速度<1 s。操作員站還可具備系統(tǒng)組態(tài)功能，并具備100Mbps通訊接口。操作員站使操作員可在正常或異常情況下對(duì)全線設(shè)備進(jìn)行控制，并可監(jiān)視全線各現(xiàn)場(chǎng)控制站的操作數(shù)據(jù)和狀態(tài)。工程師可使用安全密碼在操作員站上對(duì)本站進(jìn)行組態(tài)或改變組態(tài)。

（2）控制站設(shè)計(jì)：現(xiàn)場(chǎng)控制站系統(tǒng)主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。本次設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)所有I/O模塊安裝于控制機(jī)柜內(nèi)，用于連接現(xiàn)場(chǎng)變送器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)I/O模塊將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)通過(guò)冗余的ControlNet總線傳送到主控制器Logix處理器，由主控制器處理，同時(shí)接受控制站的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。選用的 ControlLogix系列系列PLC的主控制器支持冗余以太網(wǎng)接口，支持標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議Ethernet/IP通信協(xié)議，同時(shí)該設(shè)備支持串口實(shí)現(xiàn)有線撥號(hào)（如ADSL等）、無(wú)線GPRS/CDMA及短信告警和數(shù)據(jù)傳送功能。為了提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)配置了冗余的兩個(gè)控制站。每個(gè)控制站包括一個(gè)1756-PA72電源模塊，一個(gè)1756-L71中央處理單元，一個(gè)1756-EN2T以太網(wǎng)通訊模塊，一個(gè)1756-CN2R I/O分站通訊模塊，一個(gè)1756-RM2冗余模塊組成。兩個(gè)中央處理器單元通過(guò)1756-RM2模塊實(shí)現(xiàn)了硬件冗余，通過(guò)1756-EN2T以太網(wǎng)通訊模塊連接上位機(jī)，構(gòu)成了上位機(jī)的監(jiān)控軟件冗余。I/O分站與PLC之間采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。主要硬件參數(shù)。endprint

CPU：1756-L71 ControlLogix控制器。控制器內(nèi)存2M，擴(kuò)展用戶內(nèi)存1G；系統(tǒng)容量，支持?jǐn)?shù)字量最多I/O 256000個(gè)，模擬量I/O 8000個(gè)；支持EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet、Modubus等通訊協(xié)議；多主總線；背板通訊采用生產(chǎn)者/客戶模式?？煽康目刂菩阅?，使用環(huán)境如下：工作溫度：0～60 ℃，儲(chǔ)存溫度：-40～85 ℃，相對(duì)濕度：5%～95%（無(wú)冷凝），振動(dòng)：10～500 Hz，2.0G峰值加速度，沖擊：工作時(shí)：30G峰值，11 ms，存儲(chǔ)時(shí)：50G峰值，11 ms，隔離：4350VDC或1800 VAC持續(xù)1秒，程序掃描時(shí)間（/k指令）：0.03 ms，工作電壓：85～265 VAC，頻率范圍：47～63 Hz，模塊化、可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)單一機(jī)架中可放置多個(gè)控制器，均衡負(fù)荷，提高系統(tǒng)性能，處理器位置無(wú)槽位限制，通訊處理器獨(dú)立于控制器（通訊無(wú)需控制器介入），背板符合生產(chǎn)者-消費(fèi)者協(xié)議，所有模塊帶電拔插（RIUP），在線添加I/O模塊、變頻器，模板的軟件組態(tài)可達(dá)到點(diǎn)級(jí)，高性能帶診斷和隔離的I/O，電子鍵控，單一處理器的多種控制能力（離散、過(guò)程、批次、傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)及安全），分布式控制解決方案，CPU和I/O可以連接在同一ControlNet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)I/O數(shù)據(jù)共享，處理器與處理器間的通訊不需要編寫(xiě)應(yīng)用代碼。（見(jiàn)圖5）

以太網(wǎng)通訊模塊：1756-EN2T。通訊速度：10/100Mbps，每秒10，000個(gè)信息，鏈接數(shù)：64個(gè)TCP/IP鏈接，128個(gè)Logix（I/O）最大功耗：3.65W，背板電流：700 mA/5 V。

ControlNet通訊模塊：1756-CN2R。接口：2BNC接口；1NAP（RF-45 8-pin帶保護(hù)），模塊安裝位置：1756 ControlLogix框架，背板電流：1A（5V DC），1.7 mA（24V DC），電力耗散：5.14 W，熱耗散：17.5BTU/小時(shí)，環(huán)境條件：工作溫度：0～60 ℃，存儲(chǔ)溫度：-40℃～85℃，相對(duì)濕度：5%～95%無(wú)冷凝，通訊速率：5Mbps，連接數(shù)：128個(gè)，電纜：RG-6同軸電纜1786-RG6，分接頭： 1786-TPS。（見(jiàn)圖6）

冗余通訊模塊：1756-RM2。冗余通訊模塊：1756-RM2，電纜介質(zhì)：光線，連接電纜：1756-RMC1，電壓：最大30 V直流/交流，電流：100 MA，背板電流：0.75 A，功率：1 A/5 V，環(huán)境條件：工作溫度：0～60 ℃，存儲(chǔ)溫度：-40～85 ℃，相對(duì)濕度：5%～95%無(wú)冷凝。冗余系統(tǒng)的構(gòu)建無(wú)需編程，對(duì)于EtherNet/IP、ControlNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備來(lái)說(shuō)，都是透明的。通過(guò)1756-RM來(lái)保持一對(duì)冗余框架的通訊。對(duì)任一通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到冗余控制器機(jī)架的設(shè)備，切換是透明的，應(yīng)用程序從主控制器裝入到從控制器的過(guò)程是透明的，工作站對(duì)主控制器的組態(tài)/命令/編輯等， 被自動(dòng)地送入從控制器。

現(xiàn)場(chǎng)儀表選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和參數(shù)，我們?nèi)窟xEndress+Hauser（恩德斯+豪斯，簡(jiǎn)稱E+H公司）公司的智能儀表對(duì)罐區(qū)的溫度監(jiān)控、液位報(bào)警監(jiān)控進(jìn)行測(cè)量。E+H公司擁有品種齊全的罐區(qū)專用儀表，涵蓋各種應(yīng)用需求，包括精度高達(dá)±0.7 mm的智能型伺服液位計(jì)系列，控制級(jí)雷達(dá)M系列、高精度1 mm的S系列智能雷達(dá)液位計(jì)，儲(chǔ)罐平均溫度計(jì)，音叉式液位開(kāi)關(guān)系列，電容式液位開(kāi)關(guān)系列，品質(zhì)精良的質(zhì)量流量計(jì)系列，渦街流量計(jì)系列，以及壓力變送器、溫度變送器系列。這些儀表應(yīng)用成熟，在中國(guó)擁有廣泛的用戶。主要儀表及技術(shù)參數(shù)：

溫度儀表：平均溫度計(jì)-NMT539。Prothermo NMT 539智能HART信號(hào)轉(zhuǎn)換器可集成平均溫度傳感器和罐底水位傳感器。平均溫度傳感器是由多點(diǎn)高精度Pt100測(cè)量元件組成。NMT 539適用于各種儲(chǔ)罐，可同時(shí)提供連續(xù)的平均溫度和罐底水位測(cè)量值，并通過(guò)HART協(xié)議與主設(shè)備通信。適用于連接Endress+Hauser的Proservo NMS 5系列伺服液位計(jì)或NRF 590罐旁指示儀及Micropilot系列雷達(dá)液位計(jì)，組成高精度的總量管理測(cè)量系統(tǒng)。

技術(shù)參數(shù)：精度（溫度）：≤±0.1 ℃（參考條件下），精度（水位）：≤±2 mm（帶1 m探頭，參考條件下），環(huán)境溫度：-40+85℃（轉(zhuǎn)換器外殼），防護(hù)等級(jí)：IP65，防爆等級(jí)：Exia，電氣接口：M20*1.5，測(cè)量變量：液體/氣體溫度測(cè)量范圍：-40～+100℃，RTD信號(hào)，罐底水位測(cè)量范圍：1m或2m，電容信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸：二線，E+H HART協(xié)議至主測(cè)量?jī)x表，連接：最多可連接16個(gè)測(cè)溫元件，鑄鋁外殼。（見(jiàn)圖7）

液位報(bào)警：FTL音叉限位開(kāi)關(guān)。應(yīng)用于各種液體的限位監(jiān)測(cè)，帶抗腐涂層，適用于易爆危險(xiǎn)區(qū)、食品和藥品行業(yè)，一體化設(shè)計(jì)，適用于管道安裝或難于安裝的地方，溫度范圍：FTL50（H），F(xiàn)TL51（H）：-40～+150 ℃（特殊要求可到-50℃+150 ℃）FTL51C： -50～150 ℃（特殊要求可到230℃，介質(zhì)壓力：FTL50（H），F(xiàn)TL51（H）：≤64 bar，F(xiàn)TL51C：≤40 bar，—介質(zhì)粘度：≤10000 mm/s，—介質(zhì)密度：0.5 g/cm或0.7 g/cm，無(wú)需標(biāo)定：快捷、低耗啟動(dòng)，無(wú)機(jī)械移動(dòng)部件：免維護(hù)，不磨損，使用壽命長(zhǎng)，叉體腐蝕監(jiān)視：具有保證功能。（見(jiàn)圖8）

4 系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 組態(tài)軟件的選擇

目前的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)里，制作上位機(jī)監(jiān)控程序的方法有多種，如利用VB、VC等可視化編程工具制作控制界面，調(diào)用MSCOMM軟件或利用Windows API函數(shù)上位機(jī)串口通訊；或直接利用工業(yè)組態(tài)軟件來(lái)制作上位機(jī)監(jiān)控程序。由于本油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)涉及的變量較多，功能要求齊全，所以選用工業(yè)組態(tài)軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。上位機(jī)組態(tài)軟件選用羅克韋爾（RockWell）公司自主研發(fā)的企業(yè)級(jí)的分布式HMI解決方案FactoryTalk View Site Edition軟件集成包中的FactoryTalk ViewStudio組態(tài)軟件。下位機(jī)程序選用ControlLogix控制系統(tǒng)的32位編程軟件RSLogix5000。endprint

4.2 組態(tài)軟件介紹

FactoryTalk ViewStudio上位機(jī)組態(tài)軟件是用于開(kāi)發(fā)或測(cè)試機(jī)器級(jí)或者監(jiān)控管理級(jí)人機(jī)交互界面（HMI）應(yīng)用程序的組態(tài)軟件。包含用于創(chuàng)建完整人機(jī)交互界面項(xiàng)目的編輯器，還包含用于測(cè)試應(yīng)用程序的軟件。使用該編輯器可以創(chuàng)建所需的任何簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的應(yīng)用程序。軟件組態(tài)包括輸入輸出端口與現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)的對(duì)應(yīng)、實(shí)現(xiàn)控制功能及控制回路連接、工藝流程圖的輸入及與現(xiàn)場(chǎng)儀表的對(duì)應(yīng)。下位機(jī)編程軟件RSLogix5000具有相當(dāng)友好的界面，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。運(yùn)行環(huán)境為Windows XP，學(xué)習(xí)使用方便，并可結(jié)合中文描述。軟件易于使用，符號(hào)化編程把文檔和編程功能集成在一起加快了編程速度，自動(dòng)地址分配管理數(shù)據(jù)表并跟蹤I/O使用信息，交叉參考信息可顯示與某一地址相關(guān)的所有指令，梯級(jí)數(shù)和程序文件的列表，自定義顯示屏幕可從數(shù)據(jù)表中選擇最多40個(gè)不同的地址，并將其顯示在一個(gè)屏幕上，高級(jí)診斷利用PageTitle/SectionHeader將您的程序分割成多個(gè)較小的邏輯部分，以便于錯(cuò)誤檢查。利用I/O偏移進(jìn)行塊剪切/復(fù)制/粘貼在梯形圖間可拷貝及粘貼梯級(jí)塊，多次使用重復(fù)性的梯級(jí)程序，I/O模塊的布局和組態(tài)在編程完成前后完全定義I/O，智能塊傳送模塊可使用組態(tài)和監(jiān)視屏幕，梯級(jí)和數(shù)據(jù)表程序比較。（見(jiàn)圖9）

4.3 下位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制有11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的啟動(dòng)停止，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的啟動(dòng)停止，液位開(kāi)關(guān)高位報(bào)警后的聯(lián)鎖關(guān)閥；狀態(tài)監(jiān)控包括11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行狀態(tài)，這部分邏輯控制與狀態(tài)監(jiān)控涉及的變量主要是數(shù)字量輸入輸出。因此在編程時(shí)，采用邏輯梯形圖進(jìn)行編程。具體程序如圖10、11所示。

監(jiān)控測(cè)量罐區(qū)的16點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度和3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐溫度所涉及的變量主要模擬量輸入。一般現(xiàn)場(chǎng)儀表的4～20 mA模擬量信號(hào)進(jìn)入模擬量通道后，首先經(jīng)過(guò)模塊采集數(shù)據(jù)的模式將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～16000的整型數(shù)據(jù)類型，整型數(shù)據(jù)是可以直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別的，但是不能被用戶直接使用，必須要使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊將0～16000的整定成為各種不同單位的實(shí)型數(shù)據(jù)。而ControlLogix控制系統(tǒng)配置的1756-IB32模擬量輸入模塊十分方便和人性化，具備自整定功能，因此只需要在硬件組態(tài)時(shí)，對(duì)需要整定的模擬量進(jìn)行設(shè)置即可，無(wú)需在使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行整定。然后將所有變量標(biāo)簽同上位機(jī)的變量逐一進(jìn)行映射，上位機(jī)畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。

以上邏輯編程完成后，用功能模塊圖編寫(xiě)出主程序，主程序主要用來(lái)調(diào)用邏輯控制和監(jiān)控的子程序，通過(guò)調(diào)用，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行，主程序如圖12所示。

4.4 上位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

上位機(jī)組態(tài)使用FactoryTalk ViewStudio軟件。主要功能包括T-1罐區(qū)、T-2罐區(qū)動(dòng)態(tài)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面的顯示、報(bào)警和事件監(jiān)控畫(huà)面、罐區(qū)參數(shù)歷史趨勢(shì)圖、以及各個(gè)畫(huà)面之間的跳轉(zhuǎn)切換、通過(guò)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面查詢和管理工藝過(guò)程。有了這些功能，可以很直觀的實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)的監(jiān)控。監(jiān)控畫(huà)面的制作可以直接從上位機(jī)編程軟件FactoryTalk ViewStudio中自帶的圖庫(kù)選擇調(diào)用，也可以通過(guò)強(qiáng)大的繪圖軟件自主繪制位圖，然后插入到監(jiān)控畫(huà)面中，然后定義相關(guān)變量，同下位機(jī)采集到的相關(guān)變量數(shù)據(jù)逐一映射對(duì)應(yīng)，上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。上位機(jī)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面如圖13、14、15所示。

5 結(jié)語(yǔ)

該文在對(duì)油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的詳細(xì)調(diào)研基礎(chǔ)上，完成了對(duì)基于PLC的油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的是一個(gè)集監(jiān)測(cè)、控制為一體的監(jiān)控系統(tǒng)。依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容和應(yīng)具有的功能，以及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和成本預(yù)算，最終選用了到廣泛應(yīng)用的上位機(jī)加RS485總線加PLC和工業(yè)儀表的監(jiān)控方案。并用功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件完成了對(duì)系統(tǒng)組態(tài)。該監(jiān)控系統(tǒng)的成功投運(yùn)將對(duì)提高整個(gè)罐區(qū)自動(dòng)化管理水平，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人工作條件，避免事故發(fā)生等方面起到了很重要的意義。

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4.2 組態(tài)軟件介紹

FactoryTalk ViewStudio上位機(jī)組態(tài)軟件是用于開(kāi)發(fā)或測(cè)試機(jī)器級(jí)或者監(jiān)控管理級(jí)人機(jī)交互界面（HMI）應(yīng)用程序的組態(tài)軟件。包含用于創(chuàng)建完整人機(jī)交互界面項(xiàng)目的編輯器，還包含用于測(cè)試應(yīng)用程序的軟件。使用該編輯器可以創(chuàng)建所需的任何簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的應(yīng)用程序。軟件組態(tài)包括輸入輸出端口與現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)的對(duì)應(yīng)、實(shí)現(xiàn)控制功能及控制回路連接、工藝流程圖的輸入及與現(xiàn)場(chǎng)儀表的對(duì)應(yīng)。下位機(jī)編程軟件RSLogix5000具有相當(dāng)友好的界面，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。運(yùn)行環(huán)境為Windows XP，學(xué)習(xí)使用方便，并可結(jié)合中文描述。軟件易于使用，符號(hào)化編程把文檔和編程功能集成在一起加快了編程速度，自動(dòng)地址分配管理數(shù)據(jù)表并跟蹤I/O使用信息，交叉參考信息可顯示與某一地址相關(guān)的所有指令，梯級(jí)數(shù)和程序文件的列表，自定義顯示屏幕可從數(shù)據(jù)表中選擇最多40個(gè)不同的地址，并將其顯示在一個(gè)屏幕上，高級(jí)診斷利用PageTitle/SectionHeader將您的程序分割成多個(gè)較小的邏輯部分，以便于錯(cuò)誤檢查。利用I/O偏移進(jìn)行塊剪切/復(fù)制/粘貼在梯形圖間可拷貝及粘貼梯級(jí)塊，多次使用重復(fù)性的梯級(jí)程序，I/O模塊的布局和組態(tài)在編程完成前后完全定義I/O，智能塊傳送模塊可使用組態(tài)和監(jiān)視屏幕，梯級(jí)和數(shù)據(jù)表程序比較。（見(jiàn)圖9）

4.3 下位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制有11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的啟動(dòng)停止，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的啟動(dòng)停止，液位開(kāi)關(guān)高位報(bào)警后的聯(lián)鎖關(guān)閥；狀態(tài)監(jiān)控包括11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行狀態(tài)，這部分邏輯控制與狀態(tài)監(jiān)控涉及的變量主要是數(shù)字量輸入輸出。因此在編程時(shí)，采用邏輯梯形圖進(jìn)行編程。具體程序如圖10、11所示。

監(jiān)控測(cè)量罐區(qū)的16點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度和3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐溫度所涉及的變量主要模擬量輸入。一般現(xiàn)場(chǎng)儀表的4～20 mA模擬量信號(hào)進(jìn)入模擬量通道后，首先經(jīng)過(guò)模塊采集數(shù)據(jù)的模式將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～16000的整型數(shù)據(jù)類型，整型數(shù)據(jù)是可以直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別的，但是不能被用戶直接使用，必須要使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊將0～16000的整定成為各種不同單位的實(shí)型數(shù)據(jù)。而ControlLogix控制系統(tǒng)配置的1756-IB32模擬量輸入模塊十分方便和人性化，具備自整定功能，因此只需要在硬件組態(tài)時(shí)，對(duì)需要整定的模擬量進(jìn)行設(shè)置即可，無(wú)需在使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行整定。然后將所有變量標(biāo)簽同上位機(jī)的變量逐一進(jìn)行映射，上位機(jī)畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。

以上邏輯編程完成后，用功能模塊圖編寫(xiě)出主程序，主程序主要用來(lái)調(diào)用邏輯控制和監(jiān)控的子程序，通過(guò)調(diào)用，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行，主程序如圖12所示。

4.4 上位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

上位機(jī)組態(tài)使用FactoryTalk ViewStudio軟件。主要功能包括T-1罐區(qū)、T-2罐區(qū)動(dòng)態(tài)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面的顯示、報(bào)警和事件監(jiān)控畫(huà)面、罐區(qū)參數(shù)歷史趨勢(shì)圖、以及各個(gè)畫(huà)面之間的跳轉(zhuǎn)切換、通過(guò)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面查詢和管理工藝過(guò)程。有了這些功能，可以很直觀的實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)的監(jiān)控。監(jiān)控畫(huà)面的制作可以直接從上位機(jī)編程軟件FactoryTalk ViewStudio中自帶的圖庫(kù)選擇調(diào)用，也可以通過(guò)強(qiáng)大的繪圖軟件自主繪制位圖，然后插入到監(jiān)控畫(huà)面中，然后定義相關(guān)變量，同下位機(jī)采集到的相關(guān)變量數(shù)據(jù)逐一映射對(duì)應(yīng)，上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。上位機(jī)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面如圖13、14、15所示。

5 結(jié)語(yǔ)

該文在對(duì)油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的詳細(xì)調(diào)研基礎(chǔ)上，完成了對(duì)基于PLC的油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的是一個(gè)集監(jiān)測(cè)、控制為一體的監(jiān)控系統(tǒng)。依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容和應(yīng)具有的功能，以及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和成本預(yù)算，最終選用了到廣泛應(yīng)用的上位機(jī)加RS485總線加PLC和工業(yè)儀表的監(jiān)控方案。并用功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件完成了對(duì)系統(tǒng)組態(tài)。該監(jiān)控系統(tǒng)的成功投運(yùn)將對(duì)提高整個(gè)罐區(qū)自動(dòng)化管理水平，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人工作條件，避免事故發(fā)生等方面起到了很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐玉明，竺柏康.油氣儲(chǔ)存與裝卸系統(tǒng)[M].中國(guó)石化出版社，2008.

[2] 樊寶德，朱煥勤.油庫(kù)計(jì)量與監(jiān)控設(shè)備[M].中國(guó)石化出版社，2006.

[3] 馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2003.

[4] 鄒裕森.過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[5] 羅克韋爾公司[M].RSLogix5000編程環(huán)境入門(mén)[Z].

[6] 羅克韋爾公司[M].FactoryTalk View SE用戶手冊(cè).

[7] 宋紹樓，劉昕明，趙宇龍.基于KingView6.52和PLC的油庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電器應(yīng)用石化電器，2009，28（2）：44-46，51.endprint

4.2 組態(tài)軟件介紹

FactoryTalk ViewStudio上位機(jī)組態(tài)軟件是用于開(kāi)發(fā)或測(cè)試機(jī)器級(jí)或者監(jiān)控管理級(jí)人機(jī)交互界面（HMI）應(yīng)用程序的組態(tài)軟件。包含用于創(chuàng)建完整人機(jī)交互界面項(xiàng)目的編輯器，還包含用于測(cè)試應(yīng)用程序的軟件。使用該編輯器可以創(chuàng)建所需的任何簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的應(yīng)用程序。軟件組態(tài)包括輸入輸出端口與現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)的對(duì)應(yīng)、實(shí)現(xiàn)控制功能及控制回路連接、工藝流程圖的輸入及與現(xiàn)場(chǎng)儀表的對(duì)應(yīng)。下位機(jī)編程軟件RSLogix5000具有相當(dāng)友好的界面，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。運(yùn)行環(huán)境為Windows XP，學(xué)習(xí)使用方便，并可結(jié)合中文描述。軟件易于使用，符號(hào)化編程把文檔和編程功能集成在一起加快了編程速度，自動(dòng)地址分配管理數(shù)據(jù)表并跟蹤I/O使用信息，交叉參考信息可顯示與某一地址相關(guān)的所有指令，梯級(jí)數(shù)和程序文件的列表，自定義顯示屏幕可從數(shù)據(jù)表中選擇最多40個(gè)不同的地址，并將其顯示在一個(gè)屏幕上，高級(jí)診斷利用PageTitle/SectionHeader將您的程序分割成多個(gè)較小的邏輯部分，以便于錯(cuò)誤檢查。利用I/O偏移進(jìn)行塊剪切/復(fù)制/粘貼在梯形圖間可拷貝及粘貼梯級(jí)塊，多次使用重復(fù)性的梯級(jí)程序，I/O模塊的布局和組態(tài)在編程完成前后完全定義I/O，智能塊傳送模塊可使用組態(tài)和監(jiān)視屏幕，梯級(jí)和數(shù)據(jù)表程序比較。（見(jiàn)圖9）

4.3 下位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制有11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的啟動(dòng)停止，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的啟動(dòng)停止，液位開(kāi)關(guān)高位報(bào)警后的聯(lián)鎖關(guān)閥；狀態(tài)監(jiān)控包括11個(gè)油罐出入口閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)，3臺(tái)汽、柴油輸轉(zhuǎn)泵、1臺(tái)甲醇輸轉(zhuǎn)泵、5臺(tái)添加劑輸轉(zhuǎn)泵的運(yùn)行狀態(tài)，這部分邏輯控制與狀態(tài)監(jiān)控涉及的變量主要是數(shù)字量輸入輸出。因此在編程時(shí)，采用邏輯梯形圖進(jìn)行編程。具體程序如圖10、11所示。

監(jiān)控測(cè)量罐區(qū)的16點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度和3個(gè)500 m3甲醇油罐、3個(gè)2000 m3汽油罐、2個(gè)5000 m3汽油罐、1個(gè)2000 m3柴油罐、2個(gè)5000 m3柴油罐溫度所涉及的變量主要模擬量輸入。一般現(xiàn)場(chǎng)儀表的4～20 mA模擬量信號(hào)進(jìn)入模擬量通道后，首先經(jīng)過(guò)模塊采集數(shù)據(jù)的模式將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～16000的整型數(shù)據(jù)類型，整型數(shù)據(jù)是可以直接被計(jì)算機(jī)識(shí)別的，但是不能被用戶直接使用，必須要使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊將0～16000的整定成為各種不同單位的實(shí)型數(shù)據(jù)。而ControlLogix控制系統(tǒng)配置的1756-IB32模擬量輸入模塊十分方便和人性化，具備自整定功能，因此只需要在硬件組態(tài)時(shí)，對(duì)需要整定的模擬量進(jìn)行設(shè)置即可，無(wú)需在使用功能模塊圖中的量程轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行整定。然后將所有變量標(biāo)簽同上位機(jī)的變量逐一進(jìn)行映射，上位機(jī)畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。

以上邏輯編程完成后，用功能模塊圖編寫(xiě)出主程序，主程序主要用來(lái)調(diào)用邏輯控制和監(jiān)控的子程序，通過(guò)調(diào)用，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行，主程序如圖12所示。

4.4 上位機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)與組態(tài)

上位機(jī)組態(tài)使用FactoryTalk ViewStudio軟件。主要功能包括T-1罐區(qū)、T-2罐區(qū)動(dòng)態(tài)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面的顯示、報(bào)警和事件監(jiān)控畫(huà)面、罐區(qū)參數(shù)歷史趨勢(shì)圖、以及各個(gè)畫(huà)面之間的跳轉(zhuǎn)切換、通過(guò)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面查詢和管理工藝過(guò)程。有了這些功能，可以很直觀的實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)的監(jiān)控。監(jiān)控畫(huà)面的制作可以直接從上位機(jī)編程軟件FactoryTalk ViewStudio中自帶的圖庫(kù)選擇調(diào)用，也可以通過(guò)強(qiáng)大的繪圖軟件自主繪制位圖，然后插入到監(jiān)控畫(huà)面中，然后定義相關(guān)變量，同下位機(jī)采集到的相關(guān)變量數(shù)據(jù)逐一映射對(duì)應(yīng)，上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面即可正常顯示監(jiān)控測(cè)量到的工業(yè)數(shù)據(jù)。上位機(jī)工藝流程監(jiān)控畫(huà)面如圖13、14、15所示。

5 結(jié)語(yǔ)

該文在對(duì)油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的詳細(xì)調(diào)研基礎(chǔ)上，完成了對(duì)基于PLC的油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的是一個(gè)集監(jiān)測(cè)、控制為一體的監(jiān)控系統(tǒng)。依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與寶雞中立油庫(kù)罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容和應(yīng)具有的功能，以及整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和成本預(yù)算，最終選用了到廣泛應(yīng)用的上位機(jī)加RS485總線加PLC和工業(yè)儀表的監(jiān)控方案。并用功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件完成了對(duì)系統(tǒng)組態(tài)。該監(jiān)控系統(tǒng)的成功投運(yùn)將對(duì)提高整個(gè)罐區(qū)自動(dòng)化管理水平，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人工作條件，避免事故發(fā)生等方面起到了很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐玉明，竺柏康.油氣儲(chǔ)存與裝卸系統(tǒng)[M].中國(guó)石化出版社，2008.

[2] 樊寶德，朱煥勤.油庫(kù)計(jì)量與監(jiān)控設(shè)備[M].中國(guó)石化出版社，2006.

[3] 馬國(guó)華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2003.

[4] 鄒裕森.過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[5] 羅克韋爾公司[M].RSLogix5000編程環(huán)境入門(mén)[Z].

[6] 羅克韋爾公司[M].FactoryTalk View SE用戶手冊(cè).

[7] 宋紹樓，劉昕明，趙宇龍.基于KingView6.52和PLC的油庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電器應(yīng)用石化電器，2009，28（2）：44-46，51.endprint