基于PLC和组态软件的宝鸡中立油库罐区监控系统设计

张轲

摘 要：该文采用美国罗克韦尔（RockWell）公司—ControlLogix PLC控制系统作为下位机，将其应用到陕西延长中立新能源有限责任公司宝鸡甲醇汽（柴）油调制中心油库罐区项目，实现对储油罐区各个阀门的远程控制，同时完成对储油罐区的液位，温度等参数的监控，完成对油库罐区的罐区工艺流程分析、罐区监控方案设计、监控系统的硬件设计、系统的组态设计与实现，以较低的成本利用PLC控制系统及组态软件实现罐区的监控系统。

关键词：储油罐区 组态软件 PLC 监控系统

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0057-06

储油罐区是油库企业生产、储存、运输过程中的重要设备，因其储存的物质具有易燃、易爆和有毒等特点，一旦发生泄漏事故，不仅造成经济损失，环境污染，而且还可能引发更大的联锁失火、爆炸等恶性事故，给人们的生命财产带来重大的损失，甚至给社会带来灾难性的后果。因此设计安全科学的罐区监控系统具有重大的意义。采用PLC和组态软件的监控系统对罐区工艺过程进行实时监控、报警和控制，不仅可以有效的提高生产率、降低工人的劳动强度，更重要的是安全监控系统可以时刻监控着油罐和管道的油料运转的规律，有针对性地监控发现问题，给监控人员发送警报信息，及时采取相应措施解决处理并反馈导致问题发生的原因。从而保证油库的安全，避免级灾害事故的发生。

1 宝鸡中立油库罐区组成情况及工艺流程分析

陕西延长中立新能源有限责任公司宝鸡甲醇汽（柴）油调制中心油库罐区项目共有两个子罐区，分别为T-1罐组和T-2罐组，T-1罐组采用内浮顶罐，内浮顶罐的浮顶随油面的升降而升降，浮顶与液面之间不存在气体空间，油品蒸发量小，因而基本上消除了大小呼吸损耗，即降低了油品损耗，又减少了对大气的污染。其中T-1罐组由3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐组成，每个油罐均设有伺服液位计，多点温度计，液位开关，罐旁指示仪；T-2罐组均采用卧式罐，由4个60 m3和2个20 m3添加剂罐组成，每个添加剂罐均设有磁翻板液位计。此外在罐区、泵房、等可能产生可燃气体泄漏点位置设置可燃气体报警装置以防范隐患。控制系统设备置于安全区域的综合办公楼，通过安全隔离栅将信号接入控制系统，进行防爆处理，保证系统安全。系统可对现场装置的信号进行采集和处理，并执行上位机的操作命令，完成对现场装置的控制。现场的一些检测系统和执行机构，选用较为先进的且均为本质安全的产品。每个储罐上控制油料出入的阀门均为电动阀，根据功能要求不同，共设有两个通道两个阀门。工艺流程分为油品进库流程和油品出库流程两部分。油品进库工艺流程如图1所示。

罐区管理人员在收到调度中心的收油指令后，通过控制室内的操作站将相应的阀门和泵打开，并通过阀门和泵回讯信号确认阀门是否已经打开，同时对油罐的液位及油品的温度状态进行动态的监视，如果没有收到调度中心停止收油的指令则继续收油，若收到调度中心停止收油的指令或油罐已经有高高位的报警信号则关闭相应的阀门停止收油。

油品出库工艺流程如图2所示。

油罐内所装油料为易燃易爆、有毒有害、污染环境的危险品，在日常运输的过程中一般均采用专用的运输工具和管道进行运输装卸。根据分析现场作业情况可以分为三大类六大流程，分别为：输转类，包括燃料油输转和甲醇输转；装车类，包括燃料油铁路公路装车和甲醇装车铁路公路装车；卸车类，包括燃料油铁路公路卸车和甲醇装车铁路公路卸车。

2 宝鸡中立油库罐区监控方案设计

2.1 监控系统设计原则

监控系统是为了解整个油库罐区设备运行和状态的关键系统，对保证安全生产、高效运作起着十分关键的作用。因此在系统设计与实施过程中，应主要遵循以下设计原则：

先进性：系统需在了解国内外发展动态，吸收其经验和成果的基础上进行方案的设计，使系统的技术性能和水平具有明显的先进性。

可靠性：系统运行安全可靠，性能稳定，可以在恶劣环境长期连续工作。

通用性：在设计开发监控系统时应尽量考虑采用积木式的模块化结构。在此基础上，再根据各种不同设备和不同控制对象的控制要求，灵活地构成系统。这样设计出的系统便于随时进行系统的扩充或改造，通用性好。

扩展性：系统的设计容量要考虑富余量，满足系统今后的扩充需要。

经济性：系统的造价经济合理，性能价格比高。

操作维护方便性：在软件方面，要求人机界面友好，操作简便，易学易懂；在硬件方面，要求维护检修方便。

PLC控制监控系统的设计与调试应遵循一定的步骤。整体的设计步骤如图3所示。

2.2 监控内容及功能

油库罐区监控系统主要针对罐区的安全设计。所以必须监测罐区的液位、温度、液位报警以及阀门和泵的运行状态，为了防止油罐发生泄漏，还要对罐区进行气体浓度的监测。内容包括：监测罐区共16点可燃气体浓度；监测3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐温度、液位高低报警；控制和监控11个油罐出入口阀门的运行和运行状态；控制和监控3台气、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行和运行状态。功能包括：（1）对现场仪表及模块信号的采集和转换处理；（2）实现对现场各个设备参数及状态的检测；（3）动态流程画面显示；（4）通过操作画面查询和管理工艺过程。

2.3 初步分析

监测罐区的可燃气体浓度和监测3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐温度共27路信号经过相应的变送器后都会转换为与现场最大、最小值对应的4～20 mA电流信号，都是模拟量输入信号。endprint

监测11个油罐出入口阀门和3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行开关状态及3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐液位高低报警共51路信号对应数字量输入信号。

控制11个油罐出入阀门和3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行控制共40路是数字量输出信号。

2.4 系统I/O统计

系统的I/O点数如表1所示。

2.5 监控方案确定

依据监控系统设计原则与宝鸡中立油库罐区监控系统监控的内容和应具有的功能，以及整个监控系统的规模和成本预算，综上考虑决定设计选用如今得到广泛应用的上位机加RS485总线加PLC和工业仪表的监控方案。

3 宝鸡中立油库罐区监控系统硬件设计

3.1 PLC系统的选型

方案确定后，下面就我们需要对监控系统的硬件进行一个详细的设计。硬件设计首先应该根据现场控制对象的特点和具体的控制任务来确定合适的PLC系统。

（1）确定PLC厂家。通过对市场的考察研究，美国罗克韦尔（RockWell）公司是世界上最大的电气和电子公司之一，尤其在自动化与控制领域，RockWell是世界上著名的工业自动化科技领域的产品、系统、解决方案和服务的供应商。其PLC产品在全世界有很高的市场占有率。尤其是ControlLogix集成控制平台是罗克韦尔公司的主力产品。ControlLogix控制系统将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融合于一个控制引擎上（Logix控制平台），同事兼顾不同规模和具体应用特点，使用相同的编程工具（RSLogix5000编程软件），风格一致，相同的开放网络体系结构（NetLinx架构），保证总体成本降至最低，代表了新一代控制系统的发展方向。它具有先进、高效、灵活的系统结构和强大的处理器以及高性能的智能I/O模块等特点，综上所述本次PLC控制系统选用ControlLogix控制系统。

（2）确定PLC型号。在PLC厂家确定以后，接下来就要从该厂家的众多产品中选择一款适合本项目的PLC产品。基本原则是从控制要求、控制回路类型、控制点数、存储容量等几个方面来确定。①控制参数介绍：通过以上对宝鸡中立油库罐区监控内容和功能以及I/0点数的统计可以得出，该罐区的控制属于简单控制，回路多以模拟量、数字量输入为主，带有少量数字量输出回路。②控制点数统计：I/O点数是决定PLC规模大小的重要因素，而在PLC控制系统设计中对I/O模块进行选择的原则是在满足控制系统功能要求的前提下适当留有余量。如果I/O模块数量选择不够则达不到系统的控制要求，I/O模块预留过多则会增加系统的硬件成本，通常的做法是留有实际需要点数的10%～15%的余量。③储存容量的计算存储容量的大小基本反应了CPU的控制能力，而用户程序设计所需要的存储容量不仅与CPU模块的控制能力有关，还与实现该工程控制功能的方法、程序设计人员的编程水平有关。PLC模块I/O点数的多少，可以很大工程上反应PLC系统的功能要求，所以存储容量也是考虑PLC型号的一个方面。一般来说，存储容量的计算是在I/O点数确定的基础上，按下面的公式估算存储容量后，再加20%～30%的富余量。存储容量（字节）=开关量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100，另外，在存储容量选择的同时，主意对存储器类型的选择。通过估算，本项目的存储容量在10KB以内。

通过对以上几个方面的研究发现，整个罐区测量的点数并不是很多，以数字量输入和数字量输出为主，还有少量的模拟量输人，控制也相对简单，I/O点总数在100点左右，在适当预留扩展空间后，总点数在150点以内，所以对系统CPU的要求不算太高，总的来说属于中小型系统，因此，我们选择了ControlLogix控制系统的1756-L7X系列PLC。

3.2 PLC硬件配置拓扑结构图及硬件配置设计

宝鸡中立油库罐区监控系统拓扑结构图如图4所示。

硬件配置设计主要包括工程站的设计、控制站的设计、现场仪表选择。

（1）工作站设计：工作站除了起到人机界面的作用之外，还可起到保留系统历史数据，打印输出各种报表等的作用，是系统功能对外体现的重要窗口。工作站分为工程师站和操作员站两部分，工程师站和操作员站均采用高性能的DELL OPTIPLEX 390 MT（CPU：四核强3GHz/4GMB内存/1T硬盘/21”LCD显示器/1000M网卡/16XDVD/键盘/鼠标）计算机为工控机，安装WindowsXP操作系统。其中工程师站负责整个系统的通信网络连接与安全控制、通讯接口配置、人机界面（HMI）的组态、用户权限库维护，分析系统事件记录等，以保证系统按照设计要求来正确运行，工程师站能够连接到系统主站网络上的任何一台计算机；而操作员站是操作人员监视、控制生产过程、维护设备和处理事故的人机接口。其任务是在标准画面和用户组态画面上，汇集和显示有关的运行信息，运行人员据此对站内工艺生产的运行工况数据进行监视和控制。操作员站通过以太网接口连接现场控制站站控系统，工程师可以直接对控制器进行编程、修改、下装，并完成监控管理、控制流程的页面组态、系统维护以及担负通讯功能。操作员站是独立的单元，可独立存取每幅流程图画面以及独立控制系统中的每个点。操作画面调出时间< 1 s，操作画面数据刷新速度<1 s。操作员站还可具备系统组态功能，并具备100Mbps通讯接口。操作员站使操作员可在正常或异常情况下对全线设备进行控制，并可监视全线各现场控制站的操作数据和状态。工程师可使用安全密码在操作员站上对本站进行组态或改变组态。

（2）控制站设计：现场控制站系统主要完成对现场设备的数据采集和监控。本次设计的PLC控制系统所有I/O模块安装于控制机柜内，用于连接现场变送器或执行机构。系统I/O模块将现场设备的状态通过冗余的ControlNet总线传送到主控制器Logix处理器，由主控制器处理，同时接受控制站的控制信号，驱动现场执行机构。选用的 ControlLogix系列系列PLC的主控制器支持冗余以太网接口，支持标准的工业以太网协议Ethernet/IP通信协议，同时该设备支持串口实现有线拨号（如ADSL等）、无线GPRS/CDMA及短信告警和数据传送功能。为了提高系统的可靠性，系统配置了冗余的两个控制站。每个控制站包括一个1756-PA72电源模块，一个1756-L71中央处理单元，一个1756-EN2T以太网通讯模块，一个1756-CN2R I/O分站通讯模块，一个1756-RM2冗余模块组成。两个中央处理器单元通过1756-RM2模块实现了硬件冗余，通过1756-EN2T以太网通讯模块连接上位机，构成了上位机的监控软件冗余。I/O分站与PLC之间采用ControlNet网络进行通讯。主要硬件参数。endprint

CPU：1756-L71 ControlLogix控制器。控制器内存2M，扩展用户内存1G；系统容量，支持数字量最多I/O 256000个，模拟量I/O 8000个；支持EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet、Modubus等通讯协议；多主总线；背板通讯采用生产者/客户模式。可靠的控制性能，使用环境如下：工作温度：0～60 ℃，储存温度：-40～85 ℃，相对湿度：5%～95%（无冷凝），振动：10～500 Hz，2.0G峰值加速度，冲击：工作时：30G峰值，11 ms，存储时：50G峰值，11 ms，隔离：4350VDC或1800 VAC持续1秒，程序扫描时间（/k指令）：0.03 ms，工作电压：85～265 VAC，频率范围：47～63 Hz，模块化、可扩展的结构单一机架中可放置多个控制器，均衡负荷，提高系统性能，处理器位置无槽位限制，通讯处理器独立于控制器（通讯无需控制器介入），背板符合生产者-消费者协议，所有模块带电拔插（RIUP），在线添加I/O模块、变频器，模板的软件组态可达到点级，高性能带诊断和隔离的I/O，电子键控，单一处理器的多种控制能力（离散、过程、批次、传动、运动及安全），分布式控制解决方案，CPU和I/O可以连接在同一ControlNet网络，实现I/O数据共享，处理器与处理器间的通讯不需要编写应用代码。（见图5）

以太网通讯模块：1756-EN2T。通讯速度：10/100Mbps，每秒10，000个信息，链接数：64个TCP/IP链接，128个Logix（I/O）最大功耗：3.65W，背板电流：700 mA/5 V。

ControlNet通讯模块：1756-CN2R。接口：2BNC接口；1NAP（RF-45 8-pin带保护），模块安装位置：1756 ControlLogix框架，背板电流：1A（5V DC），1.7 mA（24V DC），电力耗散：5.14 W，热耗散：17.5BTU/小时，环境条件：工作温度：0～60 ℃，存储温度：-40℃～85℃，相对湿度：5%～95%无冷凝，通讯速率：5Mbps，连接数：128个，电缆：RG-6同轴电缆1786-RG6，分接头： 1786-TPS。（见图6）

冗余通讯模块：1756-RM2。冗余通讯模块：1756-RM2，电缆介质：光线，连接电缆：1756-RMC1，电压：最大30 V直流/交流，电流：100 MA，背板电流：0.75 A，功率：1 A/5 V，环境条件：工作温度：0～60 ℃，存储温度：-40～85 ℃，相对湿度：5%～95%无冷凝。冗余系统的构建无需编程，对于EtherNet/IP、ControlNet网络上的设备来说，都是透明的。通过1756-RM来保持一对冗余框架的通讯。对任一通过网络连接到冗余控制器机架的设备，切换是透明的，应用程序从主控制器装入到从控制器的过程是透明的，工作站对主控制器的组态/命令/编辑等， 被自动地送入从控制器。

现场仪表选择：根据设计的技术要求和参数，我们全部选Endress+Hauser（恩德斯+豪斯，简称E+H公司）公司的智能仪表对罐区的温度监控、液位报警监控进行测量。E+H公司拥有品种齐全的罐区专用仪表，涵盖各种应用需求，包括精度高达±0.7 mm的智能型伺服液位计系列，控制级雷达M系列、高精度1 mm的S系列智能雷达液位计，储罐平均温度计，音叉式液位开关系列，电容式液位开关系列，品质精良的质量流量计系列，涡街流量计系列，以及压力变送器、温度变送器系列。这些仪表应用成熟，在中国拥有广泛的用户。主要仪表及技术参数：

温度仪表：平均温度计-NMT539。Prothermo NMT 539智能HART信号转换器可集成平均温度传感器和罐底水位传感器。平均温度传感器是由多点高精度Pt100测量元件组成。NMT 539适用于各种储罐，可同时提供连续的平均温度和罐底水位测量值，并通过HART协议与主设备通信。适用于连接Endress+Hauser的Proservo NMS 5系列伺服液位计或NRF 590罐旁指示仪及Micropilot系列雷达液位计，组成高精度的总量管理测量系统。

技术参数：精度（温度）：≤±0.1 ℃（参考条件下），精度（水位）：≤±2 mm（带1 m探头，参考条件下），环境温度：-40+85℃（转换器外壳），防护等级：IP65，防爆等级：Exia，电气接口：M20*1.5，测量变量：液体/气体温度测量范围：-40～+100℃，RTD信号，罐底水位测量范围：1m或2m，电容信号，数据传输：二线，E+H HART协议至主测量仪表，连接：最多可连接16个测温元件，铸铝外壳。（见图7）

液位报警：FTL音叉限位开关。应用于各种液体的限位监测，带抗腐涂层，适用于易爆危险区、食品和药品行业，一体化设计，适用于管道安装或难于安装的地方，温度范围：FTL50（H），FTL51（H）：-40～+150 ℃（特殊要求可到-50℃+150 ℃）FTL51C： -50～150 ℃（特殊要求可到230℃，介质压力：FTL50（H），FTL51（H）：≤64 bar，FTL51C：≤40 bar，—介质粘度：≤10000 mm/s，—介质密度：0.5 g/cm或0.7 g/cm，无需标定：快捷、低耗启动，无机械移动部件：免维护，不磨损，使用寿命长，叉体腐蚀监视：具有保证功能。（见图8）

4 系统的组态设计与实现

4.1 组态软件的选择

目前的计算机监控系统里，制作上位机监控程序的方法有多种，如利用VB、VC等可视化编程工具制作控制界面，调用MSCOMM软件或利用Windows API函数上位机串口通讯；或直接利用工业组态软件来制作上位机监控程序。由于本油库罐区监控系统涉及的变量较多，功能要求齐全，所以选用工业组态软件来进行设计。上位机组态软件选用罗克韦尔（RockWell）公司自主研发的企业级的分布式HMI解决方案FactoryTalk View Site Edition软件集成包中的FactoryTalk ViewStudio组态软件。下位机程序选用ControlLogix控制系统的32位编程软件RSLogix5000。endprint

4.2 组态软件介绍

FactoryTalk ViewStudio上位机组态软件是用于开发或测试机器级或者监控管理级人机交互界面（HMI）应用程序的组态软件。包含用于创建完整人机交互界面项目的编辑器，还包含用于测试应用程序的软件。使用该编辑器可以创建所需的任何简单或者复杂的应用程序。软件组态包括输入输出端口与现场仪表信号的对应、实现控制功能及控制回路连接、工艺流程图的输入及与现场仪表的对应。下位机编程软件RSLogix5000具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。运行环境为Windows XP，学习使用方便，并可结合中文描述。软件易于使用，符号化编程把文档和编程功能集成在一起加快了编程速度，自动地址分配管理数据表并跟踪I/O使用信息，交叉参考信息可显示与某一地址相关的所有指令，梯级数和程序文件的列表，自定义显示屏幕可从数据表中选择最多40个不同的地址，并将其显示在一个屏幕上，高级诊断利用PageTitle/SectionHeader将您的程序分割成多个较小的逻辑部分，以便于错误检查。利用I/O偏移进行块剪切/复制/粘贴在梯形图间可拷贝及粘贴梯级块，多次使用重复性的梯级程序，I/O模块的布局和组态在编程完成前后完全定义I/O，智能块传送模块可使用组态和监视屏幕，梯级和数据表程序比较。（见图9）

4.3 下位机PLC程序设计与组态

本监控系统主要实现的逻辑控制有11个油罐出入口阀门的启动停止，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的启动停止，液位开关高位报警后的联锁关阀；状态监控包括11个油罐出入口阀门的运行状态，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行状态，这部分逻辑控制与状态监控涉及的变量主要是数字量输入输出。因此在编程时，采用逻辑梯形图进行编程。具体程序如图10、11所示。

监控测量罐区的16点可燃气体浓度和3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐温度所涉及的变量主要模拟量输入。一般现场仪表的4～20 mA模拟量信号进入模拟量通道后，首先经过模块采集数据的模式将电流信号转换成0～16000的整型数据类型，整型数据是可以直接被计算机识别的，但是不能被用户直接使用，必须要使用功能模块图中的量程转换模块将0～16000的整定成为各种不同单位的实型数据。而ControlLogix控制系统配置的1756-IB32模拟量输入模块十分方便和人性化，具备自整定功能，因此只需要在硬件组态时，对需要整定的模拟量进行设置即可，无需在使用功能模块图中的量程转换模块进行整定。然后将所有变量标签同上位机的变量逐一进行映射，上位机画面即可正常显示监控测量到的工业数据。

以上逻辑编程完成后，用功能模块图编写出主程序，主程序主要用来调用逻辑控制和监控的子程序，通过调用，可以自动实现程序的运行，主程序如图12所示。

4.4 上位机PLC程序设计与组态

上位机组态使用FactoryTalk ViewStudio软件。主要功能包括T-1罐区、T-2罐区动态工艺流程监控画面的显示、报警和事件监控画面、罐区参数历史趋势图、以及各个画面之间的跳转切换、通过工艺流程监控画面查询和管理工艺过程。有了这些功能，可以很直观的实现对整个宝鸡中立油库罐区的监控。监控画面的制作可以直接从上位机编程软件FactoryTalk ViewStudio中自带的图库选择调用，也可以通过强大的绘图软件自主绘制位图，然后插入到监控画面中，然后定义相关变量，同下位机采集到的相关变量数据逐一映射对应，上位机监控画面即可正常显示监控测量到的工业数据。上位机工艺流程监控画面如图13、14、15所示。

5 结语

该文在对油库罐区监控系统和PLC控制系统的详细调研基础上，完成了对基于PLC的油库罐区监控系统的设计。设计的是一个集监测、控制为一体的监控系统。依据监控系统设计原则与宝鸡中立油库罐区监控系统监控的内容和应具有的功能，以及整个监控系统的规模和成本预算，最终选用了到广泛应用的上位机加RS485总线加PLC和工业仪表的监控方案。并用功能强大的组态软件完成了对系统组态。该监控系统的成功投运将对提高整个罐区自动化管理水平，降低工人劳动强度，改善工人工作条件，避免事故发生等方面起到了很重要的意义。

参考文献

[1] 徐玉明，竺柏康.油气储存与装卸系统[M].中国石化出版社，2008.

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[6] 罗克韦尔公司[M].FactoryTalk View SE用户手册.

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4.2 组态软件介绍

FactoryTalk ViewStudio上位机组态软件是用于开发或测试机器级或者监控管理级人机交互界面（HMI）应用程序的组态软件。包含用于创建完整人机交互界面项目的编辑器，还包含用于测试应用程序的软件。使用该编辑器可以创建所需的任何简单或者复杂的应用程序。软件组态包括输入输出端口与现场仪表信号的对应、实现控制功能及控制回路连接、工艺流程图的输入及与现场仪表的对应。下位机编程软件RSLogix5000具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。运行环境为Windows XP，学习使用方便，并可结合中文描述。软件易于使用，符号化编程把文档和编程功能集成在一起加快了编程速度，自动地址分配管理数据表并跟踪I/O使用信息，交叉参考信息可显示与某一地址相关的所有指令，梯级数和程序文件的列表，自定义显示屏幕可从数据表中选择最多40个不同的地址，并将其显示在一个屏幕上，高级诊断利用PageTitle/SectionHeader将您的程序分割成多个较小的逻辑部分，以便于错误检查。利用I/O偏移进行块剪切/复制/粘贴在梯形图间可拷贝及粘贴梯级块，多次使用重复性的梯级程序，I/O模块的布局和组态在编程完成前后完全定义I/O，智能块传送模块可使用组态和监视屏幕，梯级和数据表程序比较。（见图9）

4.3 下位机PLC程序设计与组态

本监控系统主要实现的逻辑控制有11个油罐出入口阀门的启动停止，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的启动停止，液位开关高位报警后的联锁关阀；状态监控包括11个油罐出入口阀门的运行状态，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行状态，这部分逻辑控制与状态监控涉及的变量主要是数字量输入输出。因此在编程时，采用逻辑梯形图进行编程。具体程序如图10、11所示。

监控测量罐区的16点可燃气体浓度和3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐温度所涉及的变量主要模拟量输入。一般现场仪表的4～20 mA模拟量信号进入模拟量通道后，首先经过模块采集数据的模式将电流信号转换成0～16000的整型数据类型，整型数据是可以直接被计算机识别的，但是不能被用户直接使用，必须要使用功能模块图中的量程转换模块将0～16000的整定成为各种不同单位的实型数据。而ControlLogix控制系统配置的1756-IB32模拟量输入模块十分方便和人性化，具备自整定功能，因此只需要在硬件组态时，对需要整定的模拟量进行设置即可，无需在使用功能模块图中的量程转换模块进行整定。然后将所有变量标签同上位机的变量逐一进行映射，上位机画面即可正常显示监控测量到的工业数据。

以上逻辑编程完成后，用功能模块图编写出主程序，主程序主要用来调用逻辑控制和监控的子程序，通过调用，可以自动实现程序的运行，主程序如图12所示。

4.4 上位机PLC程序设计与组态

上位机组态使用FactoryTalk ViewStudio软件。主要功能包括T-1罐区、T-2罐区动态工艺流程监控画面的显示、报警和事件监控画面、罐区参数历史趋势图、以及各个画面之间的跳转切换、通过工艺流程监控画面查询和管理工艺过程。有了这些功能，可以很直观的实现对整个宝鸡中立油库罐区的监控。监控画面的制作可以直接从上位机编程软件FactoryTalk ViewStudio中自带的图库选择调用，也可以通过强大的绘图软件自主绘制位图，然后插入到监控画面中，然后定义相关变量，同下位机采集到的相关变量数据逐一映射对应，上位机监控画面即可正常显示监控测量到的工业数据。上位机工艺流程监控画面如图13、14、15所示。

5 结语

该文在对油库罐区监控系统和PLC控制系统的详细调研基础上，完成了对基于PLC的油库罐区监控系统的设计。设计的是一个集监测、控制为一体的监控系统。依据监控系统设计原则与宝鸡中立油库罐区监控系统监控的内容和应具有的功能，以及整个监控系统的规模和成本预算，最终选用了到广泛应用的上位机加RS485总线加PLC和工业仪表的监控方案。并用功能强大的组态软件完成了对系统组态。该监控系统的成功投运将对提高整个罐区自动化管理水平，降低工人劳动强度，改善工人工作条件，避免事故发生等方面起到了很重要的意义。

参考文献

[1] 徐玉明，竺柏康.油气储存与装卸系统[M].中国石化出版社，2008.

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[7] 宋绍楼，刘昕明，赵宇龙.基于KingView6.52和PLC的油库监控系统设计[J].电器应用石化电器，2009，28（2）：44-46，51.endprint

4.2 组态软件介绍

FactoryTalk ViewStudio上位机组态软件是用于开发或测试机器级或者监控管理级人机交互界面（HMI）应用程序的组态软件。包含用于创建完整人机交互界面项目的编辑器，还包含用于测试应用程序的软件。使用该编辑器可以创建所需的任何简单或者复杂的应用程序。软件组态包括输入输出端口与现场仪表信号的对应、实现控制功能及控制回路连接、工艺流程图的输入及与现场仪表的对应。下位机编程软件RSLogix5000具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。运行环境为Windows XP，学习使用方便，并可结合中文描述。软件易于使用，符号化编程把文档和编程功能集成在一起加快了编程速度，自动地址分配管理数据表并跟踪I/O使用信息，交叉参考信息可显示与某一地址相关的所有指令，梯级数和程序文件的列表，自定义显示屏幕可从数据表中选择最多40个不同的地址，并将其显示在一个屏幕上，高级诊断利用PageTitle/SectionHeader将您的程序分割成多个较小的逻辑部分，以便于错误检查。利用I/O偏移进行块剪切/复制/粘贴在梯形图间可拷贝及粘贴梯级块，多次使用重复性的梯级程序，I/O模块的布局和组态在编程完成前后完全定义I/O，智能块传送模块可使用组态和监视屏幕，梯级和数据表程序比较。（见图9）

4.3 下位机PLC程序设计与组态

本监控系统主要实现的逻辑控制有11个油罐出入口阀门的启动停止，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的启动停止，液位开关高位报警后的联锁关阀；状态监控包括11个油罐出入口阀门的运行状态，3台汽、柴油输转泵、1台甲醇输转泵、5台添加剂输转泵的运行状态，这部分逻辑控制与状态监控涉及的变量主要是数字量输入输出。因此在编程时，采用逻辑梯形图进行编程。具体程序如图10、11所示。

监控测量罐区的16点可燃气体浓度和3个500 m3甲醇油罐、3个2000 m3汽油罐、2个5000 m3汽油罐、1个2000 m3柴油罐、2个5000 m3柴油罐温度所涉及的变量主要模拟量输入。一般现场仪表的4～20 mA模拟量信号进入模拟量通道后，首先经过模块采集数据的模式将电流信号转换成0～16000的整型数据类型，整型数据是可以直接被计算机识别的，但是不能被用户直接使用，必须要使用功能模块图中的量程转换模块将0～16000的整定成为各种不同单位的实型数据。而ControlLogix控制系统配置的1756-IB32模拟量输入模块十分方便和人性化，具备自整定功能，因此只需要在硬件组态时，对需要整定的模拟量进行设置即可，无需在使用功能模块图中的量程转换模块进行整定。然后将所有变量标签同上位机的变量逐一进行映射，上位机画面即可正常显示监控测量到的工业数据。

以上逻辑编程完成后，用功能模块图编写出主程序，主程序主要用来调用逻辑控制和监控的子程序，通过调用，可以自动实现程序的运行，主程序如图12所示。

4.4 上位机PLC程序设计与组态

上位机组态使用FactoryTalk ViewStudio软件。主要功能包括T-1罐区、T-2罐区动态工艺流程监控画面的显示、报警和事件监控画面、罐区参数历史趋势图、以及各个画面之间的跳转切换、通过工艺流程监控画面查询和管理工艺过程。有了这些功能，可以很直观的实现对整个宝鸡中立油库罐区的监控。监控画面的制作可以直接从上位机编程软件FactoryTalk ViewStudio中自带的图库选择调用，也可以通过强大的绘图软件自主绘制位图，然后插入到监控画面中，然后定义相关变量，同下位机采集到的相关变量数据逐一映射对应，上位机监控画面即可正常显示监控测量到的工业数据。上位机工艺流程监控画面如图13、14、15所示。

5 结语

该文在对油库罐区监控系统和PLC控制系统的详细调研基础上，完成了对基于PLC的油库罐区监控系统的设计。设计的是一个集监测、控制为一体的监控系统。依据监控系统设计原则与宝鸡中立油库罐区监控系统监控的内容和应具有的功能，以及整个监控系统的规模和成本预算，最终选用了到广泛应用的上位机加RS485总线加PLC和工业仪表的监控方案。并用功能强大的组态软件完成了对系统组态。该监控系统的成功投运将对提高整个罐区自动化管理水平，降低工人劳动强度，改善工人工作条件，避免事故发生等方面起到了很重要的意义。

参考文献

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[2] 樊宝德，朱焕勤.油库计量与监控设备[M].中国石化出版社，2006.

[3] 马国华.监控组态软件及其应用[M].清华大学出版社，2003.

[4] 邹裕森.过程控制系统及仪表[M].机械工业出版社，2000.

[5] 罗克韦尔公司[M].RSLogix5000编程环境入门[Z].

[6] 罗克韦尔公司[M].FactoryTalk View SE用户手册.

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