雙回路PID調(diào)節(jié)參數(shù)的成品油管輸系統(tǒng)的研究

黃于波

摘要：文章的主要研究對象是沈撫管輸監(jiān)控系統(tǒng)，同時，針對 S7‐400 與 KingView6.53組態(tài)軟件應(yīng)用于改管輸系統(tǒng)的相關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，以期為相似性的系統(tǒng)設(shè)計提供有價值的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雙回路 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)；成品油；管輸系統(tǒng)；研究

眾所周知，成品油的傳統(tǒng)運(yùn)輸方式主要包括兩種，即油罐車載與輸油管線的運(yùn)輸。如果運(yùn)輸?shù)木嚯x較短，通常情況下都會運(yùn)用油罐車這一運(yùn)輸方式，而實(shí)際運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，則會使用管道直接輸送的方式。其中，油罐車載方式的優(yōu)點(diǎn)就是靈活性明顯，但是實(shí)際所需成本相對較高，而輸油管線的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)際輸送的速度相對較快，成本不高且安全。如果輸送量較大，最好采用管道輸送這一方式，不僅能夠節(jié)省成本，同時還可以加快輸送的速度，確保輸出穩(wěn)定且計量精準(zhǔn)。

一、有關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的闡述

（一）PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計解構(gòu)

沈撫管輸監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)所采用的主要是西門子 S7-400H 系列的 PLC。其中，利用 ET200M這一模塊將 S7-300 系列模塊懸掛起來，通過現(xiàn)場總線的 Profibus - DP實(shí)現(xiàn) PLC 處理器中的 CPU 和Remotel/O的有效通信。另外，CPU 對冗余系統(tǒng)的設(shè)計方案應(yīng)用， 其最終的目的就是確保當(dāng) CPU 發(fā)生故障的情況下，可以充分發(fā)揮其備用功能，進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)穩(wěn)定程度。

（二）控制系統(tǒng)具體組成

在控制系統(tǒng)中，其硬件功能具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，上位計算機(jī)。對上位機(jī)進(jìn)行運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)對 PLC 系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控，同樣也可以采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，合理地控制設(shè)備，打印報表。由此可見，上位計算機(jī)的功能十分豐富。

第二，S7-400H 系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能就是采集現(xiàn)場設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)算與控制。與此同時，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的有效通信。因而，S7-400H 系統(tǒng)也同樣被當(dāng)作是控制系統(tǒng)的重點(diǎn)，可以確保系統(tǒng)雙回路 PID 調(diào)節(jié)的目標(biāo)落實(shí)，增強(qiáng)輸油系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

第三，ET200M 從站。該硬件是分布式 I/O 的重要組成部分，使實(shí)際成本降低，而 CPU 運(yùn)算能力也能夠得以充分發(fā)揮。

第四，現(xiàn)場設(shè)備。壓力儀表、調(diào)節(jié)閥與溫度儀表以及流量計等都是現(xiàn)場設(shè)備的組成。其中，在 PLC 程序的作用下能夠?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行有效地監(jiān)控。

（三）軟件功能分析

沈撫管輸監(jiān)控系統(tǒng)主要運(yùn)用了模塊化的編程方式，以保證所需實(shí)現(xiàn)的功能都可以在具體功能塊當(dāng)中落實(shí)。而各個模塊的功能具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，管線循環(huán)程序模塊，也被稱之為 FC11與 FC12 。在該模塊當(dāng)中，主要包含的內(nèi)容有管線電動閥的自動與手動控制。與此同時， 還有各個溫變量與壓變量的有效顯示，另外，其中也包含了發(fā)油起泵的連鎖條件。

第二，定時中斷組織模塊，也被稱之為OB35。該模塊的主要任務(wù)就是發(fā)揮 PID 的控制功能，其中，在這一模塊當(dāng)中對 FB41模塊進(jìn)行有效地調(diào)用，并合理地設(shè)置參數(shù)，以保證完成三個柴油泵與汽油泵的 PID 控制目的，使得輸送過程壓力穩(wěn)定。而對定時中斷組織模塊的應(yīng)用，還可以對 FB41予以調(diào)用，以保證對柴油管道以及汽油管道電動調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行合理地控制，同樣也可以針對管道內(nèi)部的油品流動速度進(jìn)行 PID 的控制。針對 FB41模塊的若干次調(diào)用，可以針對系統(tǒng)管道的壓力與流速的具體要求，通過對 PID 調(diào)節(jié)方式的運(yùn)用，使得輸油泵轉(zhuǎn)動的速度得到有效控制，同時還可以合理地控制電動調(diào)節(jié)閥開度。這樣一來，就能夠保證輸送過程的恒壓與恒流，穩(wěn)定性不斷提高。

第三，流量計程序模塊。管輸系統(tǒng)在對FC2001、FC2002、FC2003、FC2005、FC2006、FC2007等多個模塊進(jìn)行調(diào)用的過程中，能夠深入解析現(xiàn)場流量計所形成的MODBUS 信號。在這一情況下，可以在 DB20和 DB21當(dāng)中顯示出現(xiàn)場流量計的相關(guān)信息內(nèi)容。其中，流量計的常見參數(shù)主要有累計流量、流速以及溫度和壓力等等。

二、 KingView6.53組態(tài)軟件設(shè)計研究

通過KingView6.53 組態(tài)軟件平臺可以有效地設(shè)計上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的畫面，其中所包含的內(nèi)容有以下四點(diǎn)：

第一，監(jiān)控的主畫面設(shè)計。系統(tǒng)監(jiān)控的主要組成有柴油部分和汽油部分這兩種工藝流程，其中，可以將發(fā)油整個過程中的各參數(shù)變化進(jìn)行動態(tài)性地顯示。

第二，發(fā)油操作界面的設(shè)計。此設(shè)計的目的就是為了對柴油管線中的各個設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，其中主要包括了管線中的電動閥控制和系統(tǒng)啟停的控制等。

第三，設(shè)備實(shí)時狀態(tài)界面的設(shè)計。該界面在設(shè)計方面需要將柴油系統(tǒng)和汽油系統(tǒng)中的各參數(shù)予以真實(shí)地顯示。其中，參數(shù)主要有溫變與流量計總流量以及壓變等等。

第四，歷史趨勢曲線的設(shè)計。該設(shè)計的主要目的就是為了對一年之內(nèi)系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)地記錄。在這其中，主要包含了各個泵的溫度與壓力，同時還有流量計溫度計壓力和總流量等多個參數(shù)。

結(jié)束語：

綜上所述，在管輸系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，對控制工藝要求十分嚴(yán)格， 所以，系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性也十分關(guān)鍵。文章將 KingView6.53 組態(tài)軟件和 S7-400H 系列的 PLC 當(dāng)作沈撫管輸監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，使系統(tǒng)控制的界面更加友好，操作也更加便捷，實(shí)際運(yùn)行可靠性較高。最重要的是系統(tǒng)實(shí)際造價要比相同類型的設(shè)備低一些，性價比十分理想。將管輸控制系統(tǒng)投入實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，PLC 的工作十分安全與可靠，且上位機(jī)監(jiān)控的準(zhǔn)確性極強(qiáng)，有效地實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且高效的成品油輸送目標(biāo)。

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