PLC在閥門遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

1. 引 言

　　可編程控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）作為工業(yè)控制專用的計算機，由于其結構簡單、性能優(yōu)良，抗干擾性能好，可靠性高，編程簡單，調試方便，在機械、化工、橡膠、電力、石油天然氣等行業(yè)工業(yè)控制現(xiàn)場已日趨廣泛地得到應用，成為工控現(xiàn)場進行實時控制的最主要的控制裝置。同時利用PLC所具有的串行通信和計算機的遠程通信功能，可實現(xiàn)計算機對多臺PLC控制裝置的遠程集中監(jiān)控。

　　在石油、天然氣遠程輸送管線上，大口徑油氣管道閥門是重要的基礎設備之一，具有截止、開啟、配送和調壓等多種功能，一旦出現(xiàn)故障輕則影響管線的輸送功能，重則導致管線的嚴重破壞甚至造成人生安全，因此對油氣管道及閥門的全程狀態(tài)監(jiān)控顯得尤為重要。遠程油氣管道監(jiān)控系統(tǒng)就是為提高油氣遠程輸送的安全可靠性而提出來的，該系統(tǒng)允許系統(tǒng)操作員通過位于監(jiān)控中心的計算機終端，進行對一定區(qū)域的閥門站進行遠程，具有較高的可靠性和運行效率。

2. 監(jiān)控系統(tǒng)的組成結構

　　遠程油氣管線監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成示意圖如圖1所示。該系統(tǒng)是以PLC作為遠程控制終端，以工控PC機作為上位機的主從式一點對多點的遠程無線監(jiān)控網絡，采用串行異步通訊協(xié)議。下位機PLC安裝在各閥門站，根據上位機的指令或自身的控制程序控制閥門的開啟或關閉，并配置各種傳感器等輔助設備，組成數據采集和控制系統(tǒng)。上位機安裝于油氣調度控制中心，以半雙工輪詢方式同各閥門站PLC通訊，以此形成SCADA（數據采集與監(jiān)控）系統(tǒng)。無線數傳電臺采用透明方式工作，只起數據傳輸作用，整個網絡數據收發(fā)采用同一頻率，通訊時，站點的識別是通過PLC的不同地址編號來實現(xiàn)的。

　　各閥門站采用PLC作為系統(tǒng)的基本RTU單元，完成各種測量和控制任務，主要由PLC本體、AD轉換模塊、傳感器組與智能驅動裝置四部分組成。

圖1 系統(tǒng)組成示意圖

　　2.1 閥門電機主回路

　　圖2為閥門電機主回路及PLC外部端子回路示意圖。三相交流電動機M分別由交流接觸器KMO和KMC的通斷來驅動閥芯順、逆時針轉動實現(xiàn)閥門的開啟或關閉。

圖2 閥門電機住回路及PLC外部端子回路示意圖

　　2.2 PLC外部端子回路

　　系統(tǒng)選用三菱電機公司生產的FX2N-32MR作為RTU單元。智能驅動裝置是引進美國Limitorque技術的SMC多回轉型閥門電動裝置，它可以單臺控制，也可集中控制，可現(xiàn)場操作，也可遠程控制，除能驅動閥門動作外同時還能將自身的狀態(tài)以標準信號的方式送出供PLC進行狀態(tài)檢測?？紤]閥門站兼有就地和遠程兩種控制方式，PLC共管理12路輸入信號和8路輸出信號。其輸入輸出信號及端子分配如表1所示。

表1 PLC輸入/輸出信號及端子分配表

　　2.3 A/D轉換模塊

　　A/D轉換模塊選用與PLC本體配套的FX2N-4AD，其有四路獨立的差分輸入通道。每個通道可選擇為電流型（±20mA）或電壓型（±10VDC）信號輸入。在每個閥門站管線或閥門的適當位置裝上溫度、壓力和流量傳感器，以采集油氣管線的工作狀態(tài)。參數信號經傳感器變送后分別與FX2N-4AD各獨立通道相連，經AD轉換后放到相應的數據寄存器中，供PLC程序定時讀取。