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        燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中PLC技術(shù)的應(yīng)用分析

        2014-11-10 14:31:08張春雨
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年12期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        張春雨

        摘 要:隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展,人們的生活水平提高,燃氣作為一種熱量高、使用方便以及污染低的燃料已經(jīng)成為人們生活中應(yīng)用最多的燃料之一。但是由于燃氣易燃易爆,因此燃氣輸氣和安裝行業(yè)也成為一個高危行業(yè)。為了提高燃氣管道輸氣的安全性和可靠性,該研究提出燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng),該文就詳細分析燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中PLC技術(shù)應(yīng)用的價值,以供參考。

        關(guān)鍵詞:燃氣管道閥門 遠程控制系統(tǒng) PLC 應(yīng)用]

        中圖分類號:TP273 文獻標識碼: A 文章編號:1674-098X(2014)04(c)-0025-01

        隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的人工巡檢燃氣管道的閥門方式已經(jīng)逐漸的不能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。通過使用遠程通信技術(shù),可以對燃氣管道閥門現(xiàn)場采集必要的數(shù)據(jù)和進行控制,使用PLC技術(shù)將相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)接到遠程監(jiān)控平臺中,最終實現(xiàn)對閥門的自動控制和故障處理。通過對燃氣管道閥門的遠程控制,可以有效的提高設(shè)備生產(chǎn)的自動化水平,促進企業(yè)的安全生產(chǎn)。

        1 燃氣管道閥門的遠程控制的作用

        在燃氣管道中,由于其運輸距離比較大,如果采用手動閥門的方式,當管線在某段中出現(xiàn)故障需要進行切斷或者關(guān)閉是,需要操作人員到現(xiàn)場進行關(guān)斷。這樣不僅增加了事故的反應(yīng)時間,同時也對管道的安全產(chǎn)生不良的影響。為了提高燃氣管道的運輸安全,對燃氣管道閥門進行全過程的監(jiān)控成為了其中的重要措施[1]。通過使用遠程控制系統(tǒng),當管道出現(xiàn)安全故障報警的時候可以在監(jiān)控系統(tǒng)中將閥門直接切斷,有效的降低了管道的切斷時間,通過了對事故的處理能力,通過了燃氣管道的可靠性和安全性。

        隨著嵌入式計算的不斷發(fā)展,控制器的功能也越來越強大,其中具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,在管道的閥門控制是其中重要的內(nèi)容。通過使用遠程控制系統(tǒng)能夠?qū)艿篱y門進行有效的調(diào)節(jié),從而保障了生產(chǎn)的安全。結(jié)合嵌入式技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),基于對燃氣管道閥門控制的可靠性和遠程控制要求,通過設(shè)計并且實現(xiàn)具有遠程通信、雙電流信號冗余輸出以及具有自愈功能的閥門遠程控制系統(tǒng),能夠有效的保證生產(chǎn)的可靠運行[2]。無線通信技術(shù)能夠使控制器和監(jiān)控系統(tǒng)進行通信,執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)的命令并且對執(zhí)行結(jié)果進行反饋。當閥門控制器同時輸出了2路相同的信號時,只要其中一路滿足關(guān)閉閥門的要求就能夠立即執(zhí)行關(guān)閉操作,保證了控制系統(tǒng)的安全運行。系統(tǒng)還能夠自主的對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行診斷,當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生中斷或者異常現(xiàn)象時,可以自主的呼叫上位機,直到網(wǎng)絡(luò)通信恢復(fù)為止。如果閥門控制器在比較長的時間內(nèi)處于中斷或者異常狀態(tài),系統(tǒng)將會自動重啟應(yīng)用程序。

        2 PLC技術(shù)在燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

        在管道閥門的遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中,常常利用計算機作為上位機,采用相關(guān)的通信協(xié)議,從而形成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng),并且例如相關(guān)的通信方式和各閥門下位機進行PLC通信,然后將各個閥門站點的信息傳送到監(jiān)控中心中,從而實現(xiàn)對閥門的遠程控制。其具體的工作過程是傳感器將檢測到的信號通過屏蔽電纜傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端,經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后將相關(guān)的數(shù)據(jù)中傳輸?shù)綌?shù)據(jù)寄存器供PLC讀取。PLC將數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸?shù)奖O(jiān)控中心中,從而完成一次對閥門數(shù)據(jù)采集[3]。在遠程控制中由監(jiān)控中心發(fā)出相關(guān)的指令,PLC接收到信號后通過輸出端口控制驅(qū)動裝置來控制閥門的關(guān)停。

        2.1 上位機設(shè)計

        在上位機的設(shè)計中可以選擇技術(shù)比較成熟的設(shè)備,這樣可以通過系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低系統(tǒng)的研發(fā)周期。上位機的軟件系統(tǒng)可以用VB語言來設(shè)計,從而方便實現(xiàn)需要的監(jiān)控功能。上位機軟件系統(tǒng)包含了通信參數(shù)設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、安全模塊以及閥門控制模塊等部分,上位機軟件系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對閥門的控制,而且還考慮到了數(shù)據(jù)庫操作和系統(tǒng)的安全[4]。閥門控制模塊是上位機的核心,它可以使上位機對PLC控制裝置的遠程控制。

        2.2 下位機設(shè)計

        下位機的硬件系統(tǒng)包含了主控單元模塊、人機接口模塊、數(shù)據(jù)采集以及控制模塊、通信模塊等內(nèi)容,其中主控單元模塊是下位機的核心,它是由PLC系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集和控制模塊是下位機控制系統(tǒng)的輸入和輸出部分,能夠完成對閥門的各種報警信號以及運行狀態(tài)進行采集,同時對閥門進行關(guān)??刂频?。在數(shù)據(jù)采集模塊中,除了一般的采集狀態(tài)外,還包含了對電機過熱、電機缺相、緊急制動狀態(tài)的采集等,提高了下位機的監(jiān)控能力。在下位機中不僅可以實現(xiàn)對閥門的遠程控制,而且還保留了現(xiàn)場控制功能,可以通過現(xiàn)場操作器來完成[5]。在遠程控制系統(tǒng)的通信中,GPRS網(wǎng)絡(luò)由于覆蓋面比較廣泛,而且技術(shù)成熟、維護成本低、信號穩(wěn)定等優(yōu)點,因此可以在計算機和PLC之間進行無線通信,提高了信號的抗干擾能力。

        下位機的軟件系統(tǒng)主要是采集閥門的運行信號、控制閥門動作以及響應(yīng)上位機的命令等,為了準確的對閥門進行控制避免虛假報警的情況,系統(tǒng)對輸入的信號都進行了數(shù)字濾波處理。下位機在對信號分析之后,根據(jù)相關(guān)的命令來控制閥門的關(guān)停動作。當上位機對下位機發(fā)出命令的時候,下位機就會進入到中斷程序。在這種情形下應(yīng)當對現(xiàn)場進行保護,讀取中斷寄存器分析中斷的原因。如果是由于接收中斷引起的,那么應(yīng)當置接數(shù)據(jù)標志并且讀取數(shù)據(jù),然后釋放出緩存,最后恢復(fù)現(xiàn)場。

        當控制系統(tǒng)的上位機向下位機發(fā)出數(shù)據(jù)請求或者命令的過程中,下位機就會進入中斷服務(wù)程序中,其在進入中斷服務(wù)程序之后,首先需要滿足對系統(tǒng)的現(xiàn)場保護,然后進行讀取中斷寄存器中的內(nèi)容,在讀取的過程中進行分析中斷并置相應(yīng)的標志位,如果系統(tǒng)是接收中斷,那么置接收數(shù)據(jù)標志并讀取數(shù)據(jù),然后釋放緩存,最后中斷返回,恢復(fù)現(xiàn)場。

        3 結(jié)語

        在燃氣管道閥門的遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中,通過先進的信息技術(shù)和控制技術(shù),使閥門控制系統(tǒng)準確的受到無線通信網(wǎng)絡(luò)的信號,從而實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的遠程控制,能夠?qū)崿F(xiàn)對閥門的遠距離操作,有效的保證了生產(chǎn)的安全。同時在PLC程序中利用閥門的反饋信號,能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的冗余保護。當發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時閥門遠程控制系統(tǒng)能夠通過重啟的方式來恢復(fù)通信,保障了系統(tǒng)的可靠性。

        參考文獻

        [1] 蔣科峰.淺析燃氣管道防腐技術(shù)及腐蝕評價[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2011(4):46-47.

        [2] 韓小茹.基于PLC技術(shù)分析燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技傳播,2014(5):124-125.

        [3] 王艷,李順義,葉林平.燃氣管道閥門加裝遠程控制系統(tǒng)[J].信息系統(tǒng)工程,2011(7):79-80.

        [4] 張錚,喻道遠.PLC在閥門遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計算機信息, 2005(3):59-60.

        [5] 周寧.燃氣閥門的安裝與質(zhì)量控制淺論[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(10):112-113.endprint

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