PLC在输油站站控系统中的应用

PLC在输油站站控系统中的应用
摘要:本文首先介绍了PLC基本理论与应用原理,又通过实例介绍PLC在输油站站控系统中的应用,最后又概述了在输油站站控系统中PLC的重要应用意义。

关键词:PLC 输油站站控系统
1 PLC基本理论与应用
PLC是以微处理器为核心,用软件编程组成控制逻辑,取代传统继接硬接线逻辑,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。

PLC的设计思想主要吸取继电器和计算机两者的优点:PLC模块化结构功能强且适应面广,体积小、重量轻、功耗低,其可靠性高,抗干扰能力也很强;编程采用“自然语言”,易掌握使用;并且安装维修工作量少,较易控制程序变化。

这样一方面继电器控制系统体积大、接线复杂、不易更改、故障查找难等缺点,另一方面也融合了了计算机功能强大、编程灵活、通用性好的优点;所以被广泛应用于石油、钢铁、石化工、电力、汽车、机械制造、交通运输、轻纺、建材、环保及文化娱乐等各个行业。

当然由于其作用的不同,其使用情况也有所不同;目前PLC主要用在开关量逻辑控制、运动控制、过程控制(PID闭环控制)、数据处理、
通信联网(构成工业控制网络)等方面。

输油站站控系统属于一种系统过程控制,也即PID闭环控制,基于PLC的自动化控制系统已在制造业、石油运输工业中得到广泛应用。

2 实例介绍PLC在输油站站控系统中的应用
某石油运输公司为了提高各输油站站点的现场设备及其控制的自动化,通过PLC进行系统改造。

该公司输油站点主要采用加压间歇方式通过原油管网络输送石油,站内主要控制设备有电动机、输油泵、储油罐、拱顶罐等,公司要求通过PLC来加强生产管理与监控系统的自动化。

2.1 PLC设计方案
输油站站控系统要求通过PLC自动化监控系统对输油站相关设备的各项参数变化进行全程控制、记录并存根,这是一套多级自动化控制系统。

通过严格的监控系统对生产管理过程中石油温度、压力、流量、液位、泵阀及电控系统的电压、电流等参数及其变化通过工艺流程图、参数走向趋势图进行全程监控,并进行实时报警防护。

在设计过程中,主要要做好硬件、软件、监测点、启停泵、扩展性的设计。

其中硬件设计部分包括工控机、现场执行部件、PLC下位机、传感器以及相关的配线;软件部分由PLC、数据和监控软件构成;根据现场情况及相关需要选置合适的传感器及I/O点、模块、统计表;在站控系统
设计启停泵进行远程操控开关阀;同时还要根据需要设计联锁、优先级、自动化PID密闭环等方便进行全程自动化监控。

2.2 PLC执行方案
该输油站某一油箱通过油泵上油,液位下限为0mm,上限为500mm,石油通过出泵阀流出,通过调节阀的开度控制进油量,以保持液位在200mm。

实际液位通过压力变送器测量,变送成4～20mA直流信号,经A/D转换输入到AI模块中,经输入量程转换为实际的液位值,该值和设定值比较,进行PLC控制运算得到调节阀开度,再经过输出量程转换和D/A转换得到4～20mA直流信号,以该信号去控制调节阀开度,最终实现液位的PLC控制。

过程变量和控制输出均为单极性模拟量。

在PLC控制程序中要求,主程序实现输入、输出量程转换,调用“SCALE”,将输入A/D转换后的数字量)转换为0～500mm之间的一个液位值,将输出的操作值转换为0～27648之间的一个数字量,结果输出给模拟量输出存储器。

初始化程序在PLC上电运行的第一个扫描周期进行参数的初始化,将水位设定值、PLC控制参数赋初值并开启PLC作用;循环中断程序则按照固定的时间间隔循环调用PLC程序块。

2.3 PLC监控方案
PLC主要对站控系统参数数据进行采集并传至上位机,在接受对应指令以控制输油站的执行机构,其中采集的信号包括开关量、标准
的模拟量信号、脉冲信号、数字信号等,且通过开关、模拟量和PLC 调节量等控制输出信号。

在监控系统中主要PLC技术指标有输入指标、开关状态检测、输出指标,其中输入指标包括传感器和变送器数字、脉冲量检测无附加误差,模拟量检测精度优于±0．1;开关检测主要是对阀位及泵开关状态和液位开关、气体报警开关等进行状态检测。

PLC运用于在输油站站控系统中时,常以500ms/周期对于现场模拟量信号进行定时采集,并把通道内容存于以相应的数据区中,存后指针加1。

指针加1后再判断指针是否超出数据范围,若超,则把00000再赋给指针,即令其再从存储区开始处存数。

对于现场仪表输出的脉冲量,PLC将其当成高速计数输入,并经过单元采集,对采集信号的频率进行PLC计算。

为了保证系统较小的精度转换误差,信号可由通讯口连接到PLC的ASCU模块,进行整体控制;同时通过定时中断法执行采集子程序,可避免脉冲丢失及信号干扰问题。

在采集模拟量,通过多次采用求平均值法进行模拟量信号滤波采集的梯形图。

采用PLC对输油站站控系统进行监控的方法主要有动作反应检测,且要有反馈的回讯信号,增加I／O点,进行实时监控。

3 在输油站站控系统中PL电压、电流C的重要应用意义
输油站站控系统对安全性、保密性要求极高,而通过运用高科技集成电路技术以及严格的生产工艺和先进的抗干扰技术构造而成的电气自动化控制设备具有很高的可靠性和很强的抗干扰能力。

与同等
规模的继电接触器系统相比,PLC接线与接点大幅度减少,故障率大大降低;且自带有硬件故障自检功能,可及时自检并警报;还可以编入外围器件的故障自诊断程序实现故障诊断保护系统。

随着PLC的规模化发展,配套设备齐全,其逻辑处理、数据运算等相关功能不断得到完善,其运用领域也得到广泛推广,除了各种数控领域,也广泛应用于位控、温控、CNC、通信等各种长业控制中。

尤其面向石油行业工控设备,接口、编程简捷,为各项非专业工业控制领域提供较大方便。

PLC 在中输油站站控系统应用中,以存储逻辑替代接线逻辑,使设计及建造周期缩短,工作量小,维护方便,容易改造。

与此同时,PLC采集数据和控制执行与用其他采集方式相比,其实时性好、可靠性也高;即使脱离上位机后,PLC仍可按照预定的程序执行,提高了系统的可靠性、安全性,特别是新型PLC的数据存储区增大后,采集与存储的数据量可以很庞大,加之PLC本身的控制的可靠、稳定性,使得PLC在自动化系统中的应用越来越广泛。

4 结语
PLC应用于输油站站控系统中时,实现了站控系统的高效化管理及自动化控制,当然为了实现更节能高效的管控系统,还要通过不断研究和探索实现PLC现代化、规模化、高效化应用发展。

参考文献
[1] 姚宏亮,姚光顺.PLC应用及使用中应注意的问题[J].安徽电子
信息职业技术学院学报,2006年第2期第五卷(总第23期).
[2] 智佳,黄懿雪,侯旭.PLC在输油泵站自控系统中的应用[J].油气储运,1999,18(11):29～31.。