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            基于現(xiàn)場總線的油庫監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)

            作者: 時間:2012-07-19 來源:網絡 收藏


            3.2.1管控主站層
            主站層全部采用SIEMENSPLC模塊,CPU414–DP,通過CP443–5模塊與網絡通訊。主站PLC(可以是多個不能相互控制但可以相互傳輸數(shù)據(jù)的PLC)與上層PC相聯(lián)構成主控中心,工程師站用于各個現(xiàn)場從站的組態(tài)和維護,操作員站完成對油罐各個部分的運行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集和其它自動檢測系統(tǒng)的調度功能。主站配備打印機用于報表打印、報警打印。整體采用C/S結構,系統(tǒng)服務器雙機熱備以增加系統(tǒng)可靠性,通過工業(yè)以太網與上層通訊接入整個企業(yè)辦公管理系統(tǒng)。該層是整個的調度核心。
            3.2.2庫區(qū)–DP主干網絡層
            庫區(qū)主干層采用的是,選用4芯光纖,冗余連接,所有分站通過.接入主站,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、信息的交流,每個罐區(qū)的溫度、液位、流量、管道壓力、視頻信號、電磁閥信號傳輸?shù)街髡尽?BR>3.2.3執(zhí)行器、傳感器層
            AS–i即執(zhí)行器—傳感器接口,是一種用于在主控制器和傳感器/執(zhí)行器之間雙向交換信息的總線網絡,它屬于的底層網絡。通過網關它與PROFIBUS實現(xiàn)連接,網關作為上層總線的一個節(jié)點,下面可以掛接一批AS–i從站。AS–i總線主要用于具有開關量特征的傳感器/執(zhí)行器系統(tǒng),傳感器可以是各種遠離接近開關以及溫度、壓力、流量、液位開關等。執(zhí)行器可以是各種開關閥門,聲、光報警器,也可以是其它電器。傳感器/執(zhí)行器掛接在AS–i總線上的方式分為兩種,一種是帶有AS–i通信接口的智能A/S,內部裝有AS–i模塊專用芯片,直接掛接到AS–i總線上;另一種是分布式的,由專門的AS–i接口模塊和普通的A/S連接起來。AS–i電纜采用2芯扁平電纜,穿刺安裝把線壓在連接件上,簡單可靠,它是由特殊的合成橡膠作為絕緣保護層,當它被從連接件上拔下,穿孔處自動閉合,因此可反復使用,它不僅傳輸報文,還通過網絡給A/S等電路提供電源。
            如圖3所示,AS–i總線通過SIEMENSDP/AS–i鏈路模塊與PROFIBUS-DP總線連接,這種耦合器是PROFIBUS-DP從控設備和AS-i的主控設備,可連接最多62個AS–i從站模塊,這些從站模塊的狀態(tài)都被DP/AS–i鏈路模塊的LED顯示。DP/AS–i鏈路模塊由AS–i扁平電纜供電,無需附加電源。圖3中K45,K60模塊是防護等級為IP65/67的現(xiàn)場安裝AS–i接口緊湊型模塊,有數(shù)字型、模擬型和氣動型,通過A/S連接器與傳感器/執(zhí)行器相聯(lián)。


            帶OLM光纖鏈路模塊的PROFIBUS-DP光纖網絡由于使用光信號傳輸,不會因為外部干擾場而受到損害,無接地問題,實現(xiàn)了電氣隔離,對于罐區(qū)的安全大有裨益,而且重量輕,安裝方便。OLM光纖鏈路模塊具有工業(yè)雙絞線(ITP)和FOC(光纖)接口,通過FOC接口,幾個OLM可組成如圖2的光纖環(huán)網。
            3.3PLC的選型配置
            為保證技術先進,操作簡便,方便后續(xù)的擴建,設計采用西門子公司的S7-400系列PLC產品,它模塊化結構、擴展功能強,結構堅固、可靠性高、功能全面、運行速度快,具有強大的通訊能力和集成的系統(tǒng)功能,應用方便,適用于油庫油料流量、罐壁壓力等的監(jiān)控工程。油庫數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)視多、程序控制較多,使用S7-400作為主站,通過CP443-5通信模塊與PROFIBUS網絡通信,現(xiàn)場信號通過PROFIBUS傳至主站。
            S7-400可以帶電插拔輸入/輸出模塊,運行時即可更換模塊,以保證系統(tǒng)連續(xù)不間斷運行。S7—400主要性能指標如下:①程序運算速度,位和整數(shù)運算0.1/μs,浮點運算0.6/μs;②I/O功能,DI/DO:65536,AI/AO:4094;③用戶內存,128kB用于程序,128kB用于數(shù)據(jù),可擴展至15MB;④通用接口,多點接口MPI,PROFIBUS—DP:12Mbit/s。
            3.4軟件設置
            PROFIBUS-DP總線共有7個站,其中S7-400作為Master主站,其余均為Slave從站,應用STEP7對各個站點進行地址分配,使系統(tǒng)組態(tài),并且對可以設置的模塊參數(shù)化,同時還要進行通信組態(tài),確保參數(shù)匹配正確,使網絡真正建立通信。


            工控機監(jiān)控軟件WinCC是基于人機交互式監(jiān)控系統(tǒng),運行于Windows平臺上,其強大的過程接口界面和高度的安全數(shù)據(jù)存檔特性,適合于油庫流程和控制過程的操作及監(jiān)控。該軟件根據(jù)用戶建立的數(shù)據(jù)信息,把PLC信息直接連接到用戶應用圖形上。操作人員可以通過操作畫面及流程圖,監(jiān)控油庫狀態(tài)和運行數(shù)據(jù),發(fā)出控制命令,也可進行參數(shù)修改、故障處理復位、報表打印等,實現(xiàn)自動化管理。其主要操作畫面有:①油庫工程平面總貌布置圖;②油庫工藝流程及模擬靜態(tài)、動態(tài)圖;③油庫工程自動控制系統(tǒng)及電氣接線圖;④各個罐區(qū)參數(shù)顯示圖、實時及歷史趨勢圖、報警摘要列表顯示。
            4總結
            現(xiàn)階段具有總線接口的智能儀表多為進口,而油庫傳統(tǒng)設備較多,全總線系統(tǒng)難以一蹴而就。本監(jiān)控系統(tǒng)以PROFIBUS為系統(tǒng)骨干,AS–i總線為補充的集成結構一定程度上解決了這種矛盾,適合于我國油庫現(xiàn)狀。該系統(tǒng)整體性好,安全可靠,功能齊全,運行維護方便,應用后獲得了用戶的好評。整個油庫自動化是非常復雜的系統(tǒng),投資大,難以一步到位,在改造、再建時應整體規(guī)劃、漸進實施。

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