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利用PLC + IPC 实现原油自动计量

2007.03.14阅读 2071

【摘 要】 介绍了利用PLC + IPC 实现原油自动计量的工作原理和过程,阐述了系统实现的硬件组成、软件流程,最后着重介绍了PLC + IPC 在计量中应用的技术特点及其应用效果。此项目已在鲁宁长输管线的数处计量站应用成功,在测量精度、系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的标定效果。 

关键词: IPC , PLC , 原油计量 

1  引 言

在石油行业的原油管道输送过程中,各企业之间需要进行原油交接,因此流量计使用比较广泛。而计量精度则是一个关键参数,它关系到企业的经济效益和信誉。近年来,随着工业控制技术的飞速发展,可编程控制器(PLC) 广泛进入工业控制领域,并增加了一些专用控制功能,例如PID 调节功能、伺服功能、高速计数(HSC) 功能等,又具有较高的可靠性,使得利用PLC实现原油自动计量就成为可能。为此,我们利用工业计算机( IPC) PLC 构成新型的集散式原油自动计量系统。此系统可通过以太网将数据远传至控制中心。

此项目已在鲁宁长输管线的数处计量站应用成功,在测量精度、系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,

得了良好的标定效果。

2  系统工作原理与硬件配置

2. 1  控制系统工作原理

系统结构如图1 所示。运用管道输油时,通过现场控制室PLC 打开/ 关闭相应的电动阀,进行流程切换,使相应的流量计投入运行。由流量计发信器将脉

冲传递到PLC ,PLC 利用高速计数模块采集流量计发出的脉冲数,并将其转换为标准状态下的容积值。同时,PLC 将实时采集流体的压力和温度(分别由压力变送器和温度变送器提供) ,所有数据通过以太网送入上位IPC , IPC 结合流体实时压力、温度值调用原油计量表数据库,将测得的累积量值转换为标准状态下(20,101 325 Pa) 的累积量值,并将数据存储在IPC 的硬盘上。而且, IPC 可以驱动打印机打印出计量报告。

 

利用PLC + IPC 实现原油自动计量如图

 2. 2  控制系统的软、硬件配置

控制系统主要由一次设备、二次设备以及控制体和软件构成。一次设备主要包括压力表、温度计、流量计等;二次设备主要包括温度变送器、压力变送器、脉冲发信器、电动阀等;控制体主要包括PLCIPC(配置网卡) 、打印机、集线器及应用软件等,参见图1

2. 2. 1  硬件部分

(1) IPC:为保证系统的高度可靠性,选用了目前国内应用较多的Dell GX260 型计算机。具体配置为:P 1. 7 GHz CPU256 MB 内存、40 GB 硬盘、SON Y21 英寸纯平显示器、64 MB 显卡、声卡及音箱(报警和提示用) 等。

(2) PLC:选用美国Rockwell 公司的A2B PLC 作为系统的控制核心,其特点是可靠性高、功能强、可扩展性好。具体配置如下:CPU 17472L551B (内置以太网通信口) ;模拟量输入(AI) 模块选用17462NI4 ,它具有4 个高电平模拟输入端,可输入4 mA20 mA 等标准信号,12 A/ D 转换精度,具有输入超调监控功能和测量滤波抗干扰功能; 模拟量输出(AO) 模块选用17462NO4 I ,它有4 个模拟输出端,无需外部电源,可输出各种标准信号,包括0 mA20 mA4 mA20mA、±10 V 等信号;开关量输入(DI) 模块选用17462I

×16 ,它具有单端隔离的16 24 V DC 输入,所有的输入均配有滤波器,能够保证最大0. 1 ms 的抗扰性,滤除线电源干扰;开关量输出(DO) 模块选用17462O×16 ,它具有8 路继电器输出,内部提供过载和短路保护,并具有通道故障自诊断功能;HSC 模块选用17462HSCE ,可计数最大频率为40 kHz 的脉冲,实现向上计数、向下计数或向上/ 向下计数。

(3) 网络功能:根据设计中现场数据远程实时监视的要求,在每台IPC 中各配置了1 块网卡, PLC IPC 之间、IPC IPC 之间采用抗干扰能力较强的五

类屏蔽双绞线建立以太网。考虑到现场计量间距离调度室较远,在线路中间加入了3COM 公司的8 通道高速集线器,以保证数据可靠传输。(4) 流量仪表:采用日本OVAL 公司的UF2 Ⅱ型转子流量计,它具有精度高、流量范围宽、重复性好等优点。流量计现场部分配有不归零计数器和调整器,流量转换和变送部分为OVAL 公司的PG30EP 型脉冲发信器。

(5) 温度压力仪表:温度变送器及压力变送器均能够提供4 mA20 mA 的标准信号。

(6) 电动阀:可通过直流24 V 的开关量输出,控制电动阀的全开或全关,同时,电动阀提供无源的位置信号输出和状态信

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