PLC应用使得油库的自动化程度大大提高

　　1 引言

　　目前国内油库微机发油系统基本都采用的是单片机为CPU的控制器，为此需要设计电路，需要开发外围电路以及输入输出接口。由于生产工艺较差和设计能力较低，使得发油控制器设备故障率高，使用寿命短、性能不稳定。PLC逻辑控制器经过了30多年的发展，具有性能可靠，不受外界环境的影响，特别适用于北方寒冷地区，自诊断能力强，易于开发和维护等特点，得到广大用户青睐。在国外采用PLC作为发油控制器已非常普遍，在国内随着PLC价格的下降，也将有越来越多的油库选择采用PLC作为发油控制器控制发油。

　　2 系统结构和功能

　　系统结构如图1所示，由四部分组成:上位机;PLC柜;操作器;现场人工联动按钮、静电溢油装置等一次仪表。

　　

　　系统功能图如图2所示。

　　

　　上位机功能是开票、提单管理等;PLC功能是提单的存储、验证、交易记录的产生、数据采集、过程控制等。操作器主要功能是提单的输入、操作器参数的设置和数据显示等。现场启停按钮、防静电溢油装置等一次仪表与PLC连锁，达到安全控制的目的。

　　3 可编程控制器（PLC）控制系统

　　本系统的可编程控制器（PLC）选用德国西门子公司的S7-300系列PLC

　　软件采用STEP 7梯形图软件。其组态如图3所示:

　　

　　PLC完成的主要的功能有:与上位机数据交换、数据验证，人机界面，过程控制，掉电保护。

　　3.1 与上位机数据交换

　　PLC与PC之间通过RS485转RS232通讯方式联机，通讯模块我们选用的是CP341，接收功能块为FB7，对应背景数据块为DB7，FB7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直处于接收状态。发送功能模块为FB8,对应背景数据块为DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正确发送完成以后才能为1。

　　通讯协议采用半双工的RS485连接，格式如下:

　　（1） 通讯参数

　　9600，8，1，n．

　　（2） 帧格式:

　　同步码ffH，ccH（2字节）＋地址码（1字节）＋回路号（1字节）+长度码（1字节）+命令码（1字节）+数据＋效验码（1字节）。

　　长度码:命令码字节数＋数据的字节数

　　效验码:从地址码到数据最后字节之和。

　　（3） 通讯方式

　　采用问答方式进行数据交换，应答过程如表1数据交换过程:

　　表1 数据交换过程

　　PC机 PLC

　　1 循检 －><－ 上传状态

　　2 循检 －> <－ 上传数据

　　3 下传数据 －> <－ 应答（68H）

　　3.2 数据验证

　　CPU把接收到的提单数据与提单数据缓冲区的内容进行比较，如果有相同的信息就通过验证同时清楚缓冲区数据，没有则返回提单错信息。数据比较的采用指针的方式。

　　L 0

　　T #count

　　L #db_no

　　T #No

　　OPN DB [#No]

　　//提单数据缓冲区

　　LAR1 P#DBX 0.0 //起始地址

　　L #dbb_no

　　L 8

　　＊I

　　TAR1

　　+I

　　LAR1

　　main: OPN DB [#No]

　　L DBD [AR1,P#0.0]

　　L #cop_addr //提单号

　　==D

　　JC en_r

　　+AR1 P#30.0

　　//缓冲区提单信息数据大小

　　L #count

　　INC 1

　　T #count

　　L #loop_num //缓冲区提单数量

　　L #count

　　>I

　　JC main

　　BE

　　en_r: OPN "提单"

　　L DBB [AR1,P#4.0]

　　T #com_addres

　　3.3 人机界面

　　操作器为我公司开发的人机界面控制器，提供标准的RS485接口。PLC与操作器之间通过RS485通讯方式联机，CP341为主动循检方式。由于CP341与操作器之间的通讯是一对多的（实际应用中为16个），为了提高通讯速度，我们采用了功能分时的方法:对工作中的操作器每周期循检，对空闲的操作器统一循检工作标志。协议如下:

　　（1） 物理连结

　　物理连结为一对双绞线的RS485连结

　　通讯参数 9600, 8,N,1

　　（1） 信息幀结构

　　采用MODBUS协议

　　l 一幀数据由地址，功能码,数据,校验码组成如表2所示:

　　表2 信息帧结构

　　地址 功能码 数据区 CRC

　　（8位） （8位） N＊8 （16位）

　　注: 地址:是信息幀 的第一字节,从0～255, 每一个从机只有一个地址,只有

　　符合地址的从机才回信息 0 代表广播地址,从机不回信息

　　功能码:主机告诉从机执行什么任务

　　数据区:是跟任务有关的数据

　　CRC:计算从地址一直到数据结束

　　3.4 掉电保护

　　西门子的S7-300系列PLC的DB数据区为记录存储区，CPU掉电时数据仍保持在数据区内，这样我们可以把重要的数据和标志放在DB区，PLC重新启动时，CPU自动回复到断电时状态，当然在OB100里要做判断，记录数据不能被初始化。在实际的工程中通过反复的测试，完全达到预期的目的，同时节约了UPS的费用。

　　3.5 过程控制

　　逻辑控制是PLC的最基本最强大的功能，所以控制过程根据工艺要求编写就可以顺利达到控制目的。控制的要求很简单就是控制发油的精度小于等于0.3％、质量计算、消除水击现象和故障保护，其控制过程示意图如图3所示，控制流程框图如图4所示。

　　

　　

　　4 结束语

　　将PLC应用到油库定量发油系统后，可以使得油库的自动化程度大大提高，同时改变了分散式发油系统受到现场环境温度，湿度和防爆要求等多方面的限制而在我国有的地区无法正常使用的情况。这套PLC定量发油系统在常州五星桥油库投入运行以来，系统稳定可靠、运行控制良好、发油精度准确。