基于流量計算的PLC一體化流量測量方法的改進

任桂芬 西安石油大學

基于流量計算的PLC一體化流量測量方法的改進

任桂芬 西安石油大學

使用流量計算模塊最重要的是實現了與PLC（Programmable Logic Controller）無縫通信。大多數PLC支持以太網TCP/IP通信和許多串行協議。一旦流量信息在處理器上生成，網絡就能訪問這些信息，遠程SCADA、HMI、數據采集、歷史和維護應用系統也能訪問這些信息，這就提供了一個靈活經濟的通信機制。一些流量計算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計或已有SCADA系統的通信通道。

流量計算；PLC；一體化；流量測量

PLC（Programmable Logic Controller）的處理器能力、幾乎實時的I/O速度和靈活的網絡通信選件使PLC成為工業應用的理想平臺。盡管PLC平臺具有卓越的能力，但把流量計算等復雜計算加載于PLC平臺并不可取。如果多個儀表同時運行，解決的方法是把流量計算機嵌入到PLC模塊中，提供一個一體化的PLC、RTU及流量計算機解決方案，圖1是基于流量計算的PLC改進測量方法框圖。

圖1 基于流量計算的PLC改進測量方法

首先，流量計算機模塊有高速處理器用于流量計算和存儲器用于數據存檔，不把流量計算任務加給PLC處理器，多少儀表運行計算與PLC處理器沒有關系。其次，模塊能通過PLC高速背板直接讀流量計、壓力及溫度等儀表的輸入信息，PLC程序不僅管理為其他過程服務的I/O，而且管理流量計算模塊高速訪問這些信息。PLC以I/O寄存器方式直接讀取流量測量數據。PLC梯形圖程序能把這些信息用作告警和控制過程環路。因此，對于SCADA網絡，應用Modbus協議訪問流量計算機模塊存儲器中的數據存檔是可行的。這些功能對于綜合PLC、DCS和SCADA系統是一個理想的方案。最終的系統把所有標準功能結合在一起，實現了基于流量計算的PLC流量測量改進方案，圖2是基于流量計算的PLC現場圖。一體化流量測量在成本和通訊等方面占據優勢，已經成為流量測量的發展趨勢。

由于PLC是控制系統的重要組成部分，嵌入到PLC的模塊比傳統的單體流量計算機便宜，背板通信使流量計算模塊易于與傳感器I/O集成，簡化了傳感器的布線和接口，減少了現場傳感器的數量，也就節約了成本。

圖2 基于流量計算的PLC現場

傳統的流量計算機至多提供4個測量儀，大多數的PLC流量計算模塊提供8到16個測量儀。由于流量計算模塊安裝在PLC插槽里，不像傳統的流量計算機需要獨立機柜，因此，節省了空間。

使用流量計算模塊最重要的是實現了與PLC無縫通信。大多數PLC支持以太網TCP/IP通信和許多串行協議。一旦流量信息在處理器上生成，網絡就能訪問這些信息，遠程SCADA、HMI、數據采集、歷史和維護應用系統也能訪問這些信息，這就提供了一個靈活經濟的通信機制。一些流量計算模塊也提供Modbus接口，能直接連接Modbus流量計或已有SCADA系統的通信通道。

在國內，中國石油集團公司的許多輸氣管線就采用了這種一體化流量測量方案，不僅在分輸站現場能看到流量數據，也能在各級調度中心看到流量數據。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.041

（欄目主持 焦曉梅）