任桂芬 西安石油大學(xué)

基于流量計(jì)算的PLC一體化流量測(cè)量方法的改進(jìn)

任桂芬 西安石油大學(xué)

使用流量計(jì)算模塊最重要的是實(shí)現(xiàn)了與PLC（Programmable Logic Controller）無(wú)縫通信。大多數(shù)PLC支持以太網(wǎng)TCP/IP通信和許多串行協(xié)議。一旦流量信息在處理器上生成，網(wǎng)絡(luò)就能訪問(wèn)這些信息，遠(yuǎn)程SCADA、HMI、數(shù)據(jù)采集、歷史和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)也能訪問(wèn)這些信息，這就提供了一個(gè)靈活經(jīng)濟(jì)的通信機(jī)制。一些流量計(jì)算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計(jì)或已有SCADA系統(tǒng)的通信通道。

流量計(jì)算；PLC；一體化；流量測(cè)量

PLC（Programmable Logic Controller）的處理器能力、幾乎實(shí)時(shí)的I/O速度和靈活的網(wǎng)絡(luò)通信選件使PLC成為工業(yè)應(yīng)用的理想平臺(tái)。盡管PLC平臺(tái)具有卓越的能力，但把流量計(jì)算等復(fù)雜計(jì)算加載于PLC平臺(tái)并不可取。如果多個(gè)儀表同時(shí)運(yùn)行，解決的方法是把流量計(jì)算機(jī)嵌入到PLC模塊中，提供一個(gè)一體化的PLC、RTU及流量計(jì)算機(jī)解決方案，圖1是基于流量計(jì)算的PLC改進(jìn)測(cè)量方法框圖。

圖1 基于流量計(jì)算的PLC改進(jìn)測(cè)量方法

首先，流量計(jì)算機(jī)模塊有高速處理器用于流量計(jì)算和存儲(chǔ)器用于數(shù)據(jù)存檔，不把流量計(jì)算任務(wù)加給PLC處理器，多少儀表運(yùn)行計(jì)算與PLC處理器沒(méi)有關(guān)系。其次，模塊能通過(guò)PLC高速背板直接讀流量計(jì)、壓力及溫度等儀表的輸入信息，PLC程序不僅管理為其他過(guò)程服務(wù)的I/O，而且管理流量計(jì)算模塊高速訪問(wèn)這些信息。PLC以I/O寄存器方式直接讀取流量測(cè)量數(shù)據(jù)。PLC梯形圖程序能把這些信息用作告警和控制過(guò)程環(huán)路。因此，對(duì)于SCADA網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用Modbus協(xié)議訪問(wèn)流量計(jì)算機(jī)模塊存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存檔是可行的。這些功能對(duì)于綜合PLC、DCS和SCADA系統(tǒng)是一個(gè)理想的方案。最終的系統(tǒng)把所有標(biāo)準(zhǔn)功能結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了基于流量計(jì)算的PLC流量測(cè)量改進(jìn)方案，圖2是基于流量計(jì)算的PLC現(xiàn)場(chǎng)圖。一體化流量測(cè)量在成本和通訊等方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為流量測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)。

由于PLC是控制系統(tǒng)的重要組成部分，嵌入到PLC的模塊比傳統(tǒng)的單體流量計(jì)算機(jī)便宜，背板通信使流量計(jì)算模塊易于與傳感器I/O集成，簡(jiǎn)化了傳感器的布線和接口，減少了現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)量，也就節(jié)約了成本。

圖2 基于流量計(jì)算的PLC現(xiàn)場(chǎng)

傳統(tǒng)的流量計(jì)算機(jī)至多提供4個(gè)測(cè)量?jī)x，大多數(shù)的PLC流量計(jì)算模塊提供8到16個(gè)測(cè)量?jī)x。由于流量計(jì)算模塊安裝在PLC插槽里，不像傳統(tǒng)的流量計(jì)算機(jī)需要獨(dú)立機(jī)柜，因此，節(jié)省了空間。

使用流量計(jì)算模塊最重要的是實(shí)現(xiàn)了與PLC無(wú)縫通信。大多數(shù)PLC支持以太網(wǎng)TCP/IP通信和許多串行協(xié)議。一旦流量信息在處理器上生成，網(wǎng)絡(luò)就能訪問(wèn)這些信息，遠(yuǎn)程SCADA、HMI、數(shù)據(jù)采集、歷史和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)也能訪問(wèn)這些信息，這就提供了一個(gè)靈活經(jīng)濟(jì)的通信機(jī)制。一些流量計(jì)算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計(jì)或已有SCADA系統(tǒng)的通信通道。

在國(guó)內(nèi)，中國(guó)石油集團(tuán)公司的許多輸氣管線就采用了這種一體化流量測(cè)量方案，不僅在分輸站現(xiàn)場(chǎng)能看到流量數(shù)據(jù)，也能在各級(jí)調(diào)度中心看到流量數(shù)據(jù)。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.041

（欄目主持 焦曉梅）