燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)設計中PLC技術(shù)的應用分析

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)設計中PLC技術(shù)應用的價值，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)絡功能的嵌入式控制器在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，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)絡狀態(tài)進行診斷，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡發(fā)生中斷或者異?，F(xiàn)象時，可以自主的呼叫上位機，直到網(wǎng)絡通信恢復為止。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)將會自動重啟應用程序。

2 PLC技術(shù)在燃氣管道閥門遠程控制系統(tǒng)設計中的應用

在管道閥門的遠程控制系統(tǒng)設計中，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 上位機設計

在上位機的設計中可以選擇技術(shù)比較成熟的設備，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)?？刂频取Ｔ跀?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程序中，其在進入中斷服務程序之后，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，恢復現(xiàn)場。

3 結(jié)語

在燃氣管道閥門的遠程控制系統(tǒng)設計中，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)絡故障時閥門遠程控制系統(tǒng)能夠通過重啟的方式來恢復通信，保障了系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

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