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基于PLC与IPC的原油自动计量系统

导语：利用工业计算机(IPC)和PLC构成新型的集散式原油自动计量

系统，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。

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)广泛进入工控领域,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)和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,取得了良好的标定

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℃,101325Pa)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。

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PLC、

IPC(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

DellGX260型计算机。具体配置为:PⅢ1.7GHzCPU、256MB内存、

40GB硬盘、SONY21英寸纯平显示器、64MB显卡、声卡及音箱(报

警和提示用)等。

(2)PLC:选用美国Rockwell公司的A2BPLC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为

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4mA～20mA等标准信号,12位

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17462NO4I,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0mA～20mA、4mA～20mA、±10V等信

号;开关量输入(DI)模块选用17462I×16,它具有单端隔离的16路

24VDC输入,所有的输入均配有滤波器,能够保证最大0.1ms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40kHz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与IPC之间、IPC与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UF2Ⅱ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