基于PLC的精煉油監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

方勝利　吳文杰

摘要：油脂作為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N必需品，應(yīng)用非常廣泛。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的油脂精煉技術(shù)使其在質(zhì)量和產(chǎn)量上已很難達(dá)到社會(huì)需求。本設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī)組態(tài)王軟件和下位機(jī)西門子PLC實(shí)現(xiàn)對油脂精煉生產(chǎn)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控，即由下位機(jī)完成對油脂加工過程中各重要工藝參數(shù)的采集，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，并在上位機(jī)監(jiān)控界面上顯示，同時(shí)下位機(jī)接受上位機(jī)的控制指令，以共同完成對整個(gè)生產(chǎn)工藝的監(jiān)控。通過該系統(tǒng)的試運(yùn)行，證明其能穩(wěn)定運(yùn)行，且能達(dá)到精煉油脂的各項(xiàng)工藝指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；組態(tài)王；PLC

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）18-0227-03

精煉油脂的工藝指標(biāo)較為苛刻，目前傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程大多依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝人員進(jìn)行工藝把控，不僅易受人為主觀影響，工藝參數(shù)較為模糊，油脂質(zhì)量無法精確管控，且體力勞動(dòng)密度高，生產(chǎn)效率低下，無法滿足當(dāng)前社會(huì)需求。故本文設(shè)計(jì)了基于上位機(jī)組態(tài)王軟件及下位機(jī)PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，以精確的工藝參數(shù)為控制對象，實(shí)現(xiàn)對精煉油脂生產(chǎn)工藝的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)油脂精煉監(jiān)控要求可得總體方案分兩部分，即下位機(jī)PLC控制單元和上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控界面，兩者通過數(shù)據(jù)通信協(xié)同完成油脂的精煉監(jiān)控系統(tǒng)。其總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.1下位機(jī)PLC控制方案設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)要求，油脂的精煉加工工藝包括四個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)，即毛油稱重計(jì)量子系統(tǒng)、中和液位控制子系統(tǒng)、恒溫加熱控制子系統(tǒng)及成品油稱重計(jì)量子系統(tǒng)。下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)完成油脂加工現(xiàn)場壓力、液位、溫度和重量等工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，也對相關(guān)油泵、電磁閥、電機(jī)和蒸汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制，同時(shí)還需與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互通信，從而實(shí)現(xiàn)對油脂的實(shí)際精煉加工工藝進(jìn)行監(jiān)控。因此下位機(jī)PLC控制單元包括PS電源模塊、CPU控制模塊、數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊及CP通信模塊。

1.2上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝過程監(jiān)控要求，系統(tǒng)的人機(jī)接口應(yīng)設(shè)計(jì)為交互式的上位機(jī)監(jiān)控界面，以滿足用戶方便明了的對整個(gè)工藝現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。根據(jù)需要本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用組態(tài)王軟件完成組態(tài)需要，并與西門子PLC通過數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)對整個(gè)精煉油生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控的目的。根據(jù)任務(wù)要求，上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)如圖2所示。

2硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝需要，為保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行和工藝安全，采用可編程控制器即PLC作為精煉油監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制單元。

2.1系統(tǒng)硬件組態(tài)

結(jié)合本系統(tǒng)的參數(shù)控制要求，本次設(shè)計(jì)中的下位機(jī)以中央處理器S7-300PLC為核心，附加其他需要的各種控制模塊共同組成控制機(jī)架，其相關(guān)硬件組態(tài)如圖3所示：

2.2 PLC端口配置

根據(jù)工藝要求和實(shí)際需要，本次精煉油監(jiān)控系統(tǒng)中包含計(jì)量稱重、液位檢測和熱電阻溫度檢測等6個(gè)模擬量輸入信號(hào)、用于蒸汽閥和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的2個(gè)模擬量輸出信號(hào)、用于設(shè)定系統(tǒng)啟動(dòng)、停止和液位、溫度的高限值、低限值等的8個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)、用于控制開關(guān)油罐的閥門、油泵、蒸汽閥及相關(guān)聲光報(bào)警等7個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。系統(tǒng)I/0控制端口分配如表1所示。

3軟件設(shè)計(jì)

精煉油監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括兩部分，即上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)和下位機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)，兩者共同配合以實(shí)現(xiàn)對油脂精煉過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.1上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的精煉油監(jiān)控系統(tǒng)采用組態(tài)王軟件來完成系統(tǒng)上位機(jī)的監(jiān)控。根據(jù)工藝需要，上位機(jī)組態(tài)軟件需完成毛油和成品油稱重計(jì)量子系統(tǒng)、中和液位控制子系統(tǒng)和恒溫加熱控制子系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)，主要包括毛油稱重監(jiān)控界面、成品油稱重監(jiān)控界面、中和罐監(jiān)控界面、熱水罐監(jiān)控界面和報(bào)警界面等5個(gè)監(jiān)控子界面。部分監(jiān)控界面如圖4、5所示。

3.2下位機(jī)控制程序設(shè)計(jì)

本次精煉油監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)PLC軟件采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)，即將工藝流程中的控制要求分解為各種不同類型的功能塊（FB或者FC）中，而這些功能塊由主程序（組織塊OB1）來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用，而在程序運(yùn)行過程中所要用到的大量數(shù)據(jù)及變量均存放在數(shù)據(jù)塊（DB）中，以達(dá)到整個(gè)精煉油監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)要求。下位機(jī)PLC程序流程如圖6所示。

4結(jié)束語

本設(shè)計(jì)根據(jù)油脂精煉的工藝要求，通過上位機(jī)組態(tài)王監(jiān)控和下位機(jī)PLC控制實(shí)現(xiàn)了對油脂加工整個(gè)生產(chǎn)過程的監(jiān)控功能。其中上位機(jī)組態(tài)王負(fù)責(zé)對整個(gè)工藝現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而下位機(jī)PLC則負(fù)責(zé)對整個(gè)精煉油系統(tǒng)的現(xiàn)場各種設(shè)備的直接控制，并與上位機(jī)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信。該監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)長時(shí)間試運(yùn)行，達(dá)到很好的預(yù)期效果，不僅安全穩(wěn)定、控制精確，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到工藝要求，且降低了生產(chǎn)勞動(dòng)力度，極大提高了生產(chǎn)效率。

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