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计算机与PLC集成控制系统在石化行业应用

 计较机与PLC集成控制系统的基本组成、功能、系统软硬件设计与通讯技术和该系统在石化行业的运用。 
    近年来,国际市场上石化产物的竞争日益剧烈。与国外同类产物相比,我国的石化产物不管在生产工艺上,仍是产物质量上,都存在着相当年夜的差距。为改变我国石化产物成长严重滞后的局面,国内石化行业的许多厂家已起头向产物的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们应有关厂家提出的技术要求,针对石化产物生产工艺复杂、添加剂配比要求严酷、品种多样、交换性差的特点,开发研制了计较机与PLC集成控制系统。该系统控制靠得住、操作简洁、开放性强、性能价格比高,在国内石化系统的数家企业推行运用后,遭到好评。

1、系统组成

  计较机与PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部门组成(如图1)。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部门组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视监视装备、现场通话装备、质量检查系统、经管信息系统等部门组成。中央控制室负责处置来自生产系统和非生产系统的年夜量信息。经由过程计较机与PLC集成控制系统,将润滑油厂的各生产车间、附属部门和总厂厂部联成了密不成分的整体,从而最年夜限度地哄骗了信息资本。

 

图1 计较机集成控制系统的组成

2、 系统功能  
  为知足用户提出的技术要求和现场的工况,此控制系统的设计具有以下功能:
  
  1.凭据用户提出的技术要求,依照添加剂配方的比例切确地配制生产各类型号的石化产物,而且经由过程微型机和现场PLC控制系统实现整个生产进程的自动化。
  2.经由过程自行开发的计较机软件,实现生产现场的动态监控。优秀的人机界面、清晰的组态图形,使得操作人员经由过程计较机屏幕,对于现场的各类工况变化一目了然。
  3.在现场生产中,为提高整个控制系统的切确性,在搅拌器、电念头、电动阀、电磁阀等装备上均设计下场部反馈功能,这些相互自力系统的局部反馈功能组成了对总系统反馈控制的有力支持。
  4.当系统泛起压力报警或油面报警时,一方面经由过程PLC法式实现自动停车,另外一方面借助于语音卡,在控制间的操作人员可以立即听到报警旌旗灯号,实时接纳响应措施。
  5.斟酌到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处,技术人员不宜靠近,在现场设置了电视监视装备,让技术人员实现远程监控。为便于经管,还安装了现场通话装备。
  6.在中央控制室设置了1个年夜屏幕模拟显示屏,在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路,而且能够动态显示油的液位、流向,让高层经管人员从宏观上掌握全厂的生产状态。
  7.经由过程微机联网,质量检查部门可以直接获得工业现场的信息,各经管部门之间也能够实现数据通讯与数据同享。

3、 硬件与软件设计

3、1 硬件设计
  在本系统中,工业现场控制是焦点,而工业现场控制主要由PLC系统完成,所以若何合理有用地使用PLC技术就成了设计的关头。PLC的特点是控制靠得住,编程简单,但法式内存不年夜,不能进行复杂的编程;而石化产物的特点是生产工艺复杂,产物型号繁多,往往1条生产线就能够生产几十种型号的产物。这就形成了一对矛盾。若是设计时采用常规的PLC控制系统,那末1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。投资庞大,而且依照现代控制理论,在1个控制系统中设置装备摆设的控制模块越多,控制越不成靠。为了削减投资和增强控制的靠得住性,在PLC控制系统的硬件设置装备摆设上进行了多项立异。
  
  以润滑油生产线为例,在润滑油生产车间,有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等总计32路模拟旌旗灯号需要检测。若是按常规设计,需要8块FX-4AD模块。为削减投资,设计了多路开关切换电路,只用2块FX-4AD模块就完成了全数功能。图2为FX-4AD模块的多路开关切换示意图。

 

图2 FX-4AD模块的多路开关切换示意图

  图2中,FX-4AD模块为12位4通道模拟量输进模块,Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的肆意输出触点。FX-4AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是经由过程1个多路开关控制FX-4AD模块划分往完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能,其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点,由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用,而且节省了年夜量投资,实践证实,该电路在控制精度上完全知足用户的需要。

3、2 软件设计
  在计较机与PLC集成控制系统的软件设计中,也采用了许多新的设计思想。
  
  仍以润滑油生产车间为例,依照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求,若是用常规方式编程,需要12台PLC基本模块。为勤俭投资,我们充实哄骗PLC的文件寄存器(2000点),用逐项查表的方式编写了1个72种润滑油的通用法式,用1台PLC基本模块带2台PLC扩大模块的方式完成了曩昔需要12台PLC才能实现的功能。
  
  我们选用了三菱公司生产的FX系列的可编法式控制器,文件寄存器总计2 000点(D1000~D2999)。为勤俭法式内存,充实哄骗PLC自己提供的指令资本,我们选用了字传送方式,用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点,而没必要像曩昔那样,1条指令只能控制1个输出触点。例如在图3中,首先X0导通,十进制数K6送进数据寄存器D0,接着X1导通,数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“0000 0000 0000 0110”送进K4Y0,控制输出Y0~Y17总计16个触点的动作,其开关动作和数据寄存器D0的数值K6逐一对应。如图4所示,“1”控制输出触点导通,“0”控制输出触点关断。在此例中,Y1、Y2触点导通,其余输出触点关断。

 

图3 字传送方式控制输出触点示意图

 

图4 数据寄存器DO的值与16个触点的对应关系

  经由过程字传送方式,我们用1条指令就可控制16个电动阀及输油泵的动作,年夜年夜节省了法式空间。在这类设计思想下,我们把72种润滑油的工艺流程全数用字方式编写,然后输进文件寄存器,并在此根蒂根基上,编制了72种润滑油的通用法式。在通用法式运行时,凭据某一润滑油的型号,经由过程查表的方式,在文件寄存器中调出对应的数据段(这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程),然后该数据自动输进PLC的控制法式,使得PLC依照划定的工艺流程控制整个执行机构工作。如图5所示之例,润滑油品种LSO-1的工艺状态字存于文件寄存器D1050~D1060 10个字节中。法式运行时,首先凭据润滑油型号在文件寄存器中寻址,查到准确的地址后,调出D1050~D1060 10个字节的数据,然后输进到通用法式的响应寄存器,介入工业控制。

 

图5 文件寄存器示意图

4、 计较机与PLC的通讯技术  
  在计较机与PLC集成控制系统中,一个关头的技术问题是计较机与PLC的通讯。若在整个系统设计中全数采用进口器件,软件也选用响应的进口产物,那末,整个工程造价惊人。针对这类情况,我们自行开发了计较机与PLC的串行通讯技术。该技术设计思想进步前辈,软硬件简单实用,靠得住性高,性能价格比好,兼容性强,可适用于市场上多种型号的计较机与PLC。
  
  从硬件上讲,现在中国市场上使用的PLC,在通讯接口上多采用RS422接口或RS485接口;而微型机多采用RS232接口。这样在计较机与PLC通讯时就不成避免地要选用RS422-RS232转换模块,同时斟酌到恶劣工况下的抗干扰要求,这个转换模块必需具有优秀的隔离功能和放年夜功能,而选用高性能进口模块,一定提高工程造价。
  
  针对这类情况,为下降工程造价,我们在硬件上用1根普通的通讯电缆取代进口的通讯模块,在电缆的接口处采用进步前辈的电路设计技术和单片机技术,以完成旌旗灯号的隔离和放年夜功能。实践证实,通讯的靠得住性完全可以和国外的进口模块媲美,而且造价极低。
  
  从软件上讲,计较机和PLC的通讯技术属于保密技术,持久为国外公司垄断。这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC,就必需选用它开发的工控软件,提高工程造价。针对这类情况,我们开发了自己的工控软件。下面以三菱公司生产的FX系列可编法式控制器为例,介绍我们的软件设计。FX系列可编法式控制器饬令花式如表1所示。

表1 FX系列可编法式控制器的饬令花式 
饬令 饬令号 日标装备 功   能 
装备读 饬令‘0’ X/Y/M/S/T/C/D 读位装备或字装备状态 
装备写 饬令‘1’ X/Y/M/S/T/C/D 写位装备或字装备 
强制开 饬令‘7’ X/Y/M/S/T/C 打开位装备 
强制关 饬令‘8’ X/Y/M/S/T/C 关闭位装备

每个字符都以ASCII码形式串行传输,传输花式如图6。

 

 

图6 字符传输花式

例如,字符‘F’(ASCII码是46H)的传输花式如图7。

 

 

图7 字符“F”的传输花式

  一般文本数据的传输花式如图8。

 

 

图8 文件数据传输花式

  图8中,STX为文本的起头,其ASCII码定为02H;ETX为文本的竣事,其ASCII码定为03H;CMD为饬令字符,取‘0’、‘1’、‘7’、‘8’。

  在STX以后,被传送数据的ASCII之和,也被作为2个字符码发送。
  
  例如,实现从地址10F6(10F6为寄存器D123的地址)处读取4个字节数据,执行传输花式如图9。

求和:30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H=74H

 

 

图9 传输花式之例

  经由过程改变饬令号和地址号,就能够实现计较机与PLC之间的读、写、强制开关等基本功能,用户可以使用我们研制的通讯软件,也能够在该软件根蒂根基上,凭据现实情况灵活地用C语言开发自己的通讯法式,这正体现了该软件的开放性特点。

5、 竣事语
  
  计较机集成控制系统采用了进步前辈的系统集成的设计思想,投进运行后,为企业带来了可观的经济效益和社会效益。该系统在工业现场控制方面,尤其在PLC控制方面,独树一帜,以其卓着的控制功能和优秀的性能价格比,赢得了用户的普遍赞誉。

点击次数:  更新时间:2014-04-06 15:17:59  【打印此页】  【关闭