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基于现场总线的油库监控系统研发

时间:07-19 来源:互联网 点击:


3.2.1管控主站层
主站层全部采用SIEMENSPLC模块,CPU414–DP,通过CP443–5模块与网络通讯。主站PLC(可以是多个不能相互控制但可以相互传输数据的PLC)与上层PC相联构成主控中心,工程师站用于各个现场从站的组态和维护,操作员站完成对油罐各个部分的运行监视、数据采集和其它自动检测系统的调度功能。主站配备打印机用于报表打印、报警打印。整体采用C/S结构,系统服务器双机热备以增加系统可靠性,通过工业以太网与上层通讯接入整个企业办公管理系统。该层是整个油库监控系统的调度核心。
3.2.2库区PROFIBUS–DP主干网络层
库区主干层采用的是PROFIBUS,选用4芯光纤,冗余连接,所有分站通过.PROFIBUS接入主站,实现数据的采集、信息的交流,每个罐区的温度、液位、流量、管道压力、视频信号、电磁阀信号传输到主站。
3.2.3执行器、传感器层
AS–i即执行器—传感器接口,是一种用于在主控制器和传感器/执行器之间双向交换信息的总线网络,它属于现场总线的底层网络。通过网关它与PROFIBUS实现连接,网关作为上层总线的一个节点,下面可以挂接一批AS–i从站。AS–i总线主要用于具有开关量特征的传感器/执行器系统,传感器可以是各种远离接近开关以及温度、压力、流量、液位开关等。执行器可以是各种开关阀门,声、光报警器,也可以是其它电器。传感器/执行器挂接在AS–i总线上的方式分为两种,一种是带有AS–i通信接口的智能A/S,内部装有AS–i模块专用芯片,直接挂接到AS–i总线上;另一种是分布式的,由专门的AS–i接口模块和普通的A/S连接起来。AS–i电缆采用2芯扁平电缆,穿刺安装把线压在连接件上,简单可靠,它是由特殊的合成橡胶作为绝缘保护层,当它被从连接件上拔下,穿孔处自动闭合,因此可反复使用,它不仅传输报文,还通过网络给A/S等电路提供电源。
如图3所示,AS–i总线通过SIEMENSDP/AS–i链路模块与PROFIBUS-DP总线连接,这种耦合器是PROFIBUS-DP从控设备和AS-i的主控设备,可连接最多62个AS–i从站模块,这些从站模块的状态都被DP/AS–i链路模块的LED显示。DP/AS–i链路模块由AS–i扁平电缆供电,无需附加电源。图3中K45,K60模块是防护等级为IP65/67的现场安装AS–i接口紧凑型模块,有数字型、模拟型和气动型,通过A/S连接器与传感器/执行器相联。


带OLM光纤链路模块的PROFIBUS-DP光纤网络由于使用光信号传输,不会因为外部干扰场而受到损害,无接地问题,实现了电气隔离,对于罐区的安全大有裨益,而且重量轻,安装方便。OLM光纤链路模块具有工业双绞线(ITP)和FOC(光纤)接口,通过FOC接口,几个OLM可组成如图2的光纤环网。
3.3PLC的选型配置
为保证技术先进,操作简便,方便后续的扩建,设计采用西门子公司的S7-400系列PLC产品,它模块化结构、扩展功能强,结构坚固、可靠性高、功能全面、运行速度快,具有强大的通讯能力和集成的系统功能,应用方便,适用于油库油料流量、罐壁压力等的监控工程。油库数据采集和状态监视多、程序控制较多,使用S7-400作为主站,通过CP443-5通信模块与PROFIBUS网络通信,现场信号通过PROFIBUS传至主站。
S7-400可以带电插拔输入/输出模块,运行时即可更换模块,以保证系统连续不间断运行。S7—400主要性能指标如下:①程序运算速度,位和整数运算0.1/μs,浮点运算0.6/μs;②I/O功能,DI/DO:65536,AI/AO:4094;③用户内存,128kB用于程序,128kB用于数据,可扩展至15MB;④通用接口,多点接口MPI,PROFIBUS—DP:12Mbit/s。
3.4软件设置
PROFIBUS-DP总线共有7个站,其中S7-400作为Master主站,其余均为Slave从站,应用STEP7对各个站点进行地址分配,使系统组态,并且对可以设置的模块参数化,同时还要进行通信组态,确保参数匹配正确,使网络真正建立通信。


工控机监控软件WinCC是基于人机交互式监控系统,运行于Windows平台上,其强大的过程接口界面和高度的安全数据存档特性,适合于油库流程和控制过程的操作及监控。该软件根据用户建立的数据信息,把PLC信息直接连接到用户应用图形上。操作人员可以通过操作画面及流程图,监控油库状态和运行数据,发出控制命令,也可进行参数修改、故障处理复位、报表打印等,实现自动化管理。其主要操作画面有:①油库工程平面总貌布置图;②油库工艺流程及模拟静态、动态图;③油库工程自动控制系统及电气接线图;④各个罐区参数显示图、实时及历史趋势图、报警摘要列表显示。
4总结
现阶段具有总线接口的智能仪表多为进口,而油库传统设备较多,全总线系统难以一蹴而就。本监控系统以PROFIBUS为系统骨干,AS–i总线为补充的集成结构一定程度上解决了这种矛盾,适合于我国油库现状。该系统整体性好,安全可靠,功能齐全,运行维护方便,应用后获得了用户的好评。整个油库自动化是非常复杂的系统,投资大,难以一步到位,在改造、再建油库监控系统时应整体规划、渐进实施。

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