摘 要：文中提出了一種采用以操作員工作站為上位機，可編程控制器（PLC）為下位機，利用ControlNet網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，對系統(tǒng)各設(shè)備參數(shù)值進行在線監(jiān)控顯示的自動監(jiān)控系統(tǒng)的方案。PLC采用美國ROCKWELL公司的ControlLogix系列產(chǎn)品，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制、故障檢測等功能;同時采用了雙PLC（CPU）運行模式，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的熱備功能;上位機工作于Windows環(huán)境下，使用Citect工業(yè)控制組態(tài)軟件開發(fā)人機界面，實現(xiàn)了實時動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)的自動采集處理，故障報警，實時、歷史報表的打印等功能;ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接上、下位機，通過OPC技術(shù)充分保證信息傳遞的快速性。此外，本系統(tǒng)性能穩(wěn)定,具有操作簡單、可維護性高、易于擴充等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)，ControlNet，PLC，OPC，Citect 一、應(yīng)用背景 　　近年來，世界對于能源的需求不斷擴大，能源作為一個國家發(fā)展的基礎(chǔ)越來越受到各國的重視，由于能源特別是石油而引起的沖突不斷。為保證能源的供應(yīng)，我國除積極尋找國內(nèi)油田外，還積極尋找國外的供應(yīng)，因此目前我國的石油供應(yīng)趨于多樣化。而石油的運輸主要通過輸油管道進行，同時輸油本身就是一項能耗巨大的工業(yè)過程。如何在油品多樣化的現(xiàn)狀下尋找出不同油品運輸?shù)淖畹统杀痉桨赋蔀橐豁椫匾恼n題。建設(shè)大口徑、多功能、自動化水平高的石油試驗環(huán)道，可以得到不同環(huán)境下石油儲運的各種數(shù)據(jù)，為各儲運站提供可靠、準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)，使石油儲運最大化、科學(xué)化，減少儲運過程中的維護工作。為此中國石油管道公司在我國北方建立一個大型的、國際一流的輸油管道試驗基地。 　　為更好的滿足試驗需求，要求工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)停輸再啟動試驗，在變性研究和結(jié)蠟試驗的基礎(chǔ)上，盡可能增加流程切換的靈活性，可在多種工況下進行各項試驗。通過對工藝流程的優(yōu)化設(shè)計，增加試驗管段長度，提高試驗精度。試驗環(huán)道的數(shù)據(jù)全部實現(xiàn)自動化采集，檢測設(shè)備采用高精度儀表。為適應(yīng)環(huán)道將來進行其他油品測試的需要，預(yù)留原油卸車接口。 　　為此，采用以操作員工作站為上位機，可編程控制器（PLC）為下位機的控制模式組成自動監(jiān)控系統(tǒng)的方案。PLC采用美國ROCKWELL公司的先進的ControlLogix系列產(chǎn)品，應(yīng)用Logix5000編程，實現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)采集、控制執(zhí)行機構(gòu)運轉(zhuǎn)、執(zhí)行機構(gòu)的故障檢測等功能;同時采用了雙PLC（CPU）運行模式，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的熱備功能;上位機工作于Windows環(huán)境下，使用工程上廣泛應(yīng)用的澳大利亞Ci Technologic公司的Citect工業(yè)控制組態(tài)軟件開發(fā)監(jiān)控軟件，采用雙人機界面，實現(xiàn)了環(huán)道工藝流程的實時動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)的自動采集處理，故障報警，實時、歷史報表的打印等功能;利用ControlNet網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，對系統(tǒng)各設(shè)備參數(shù)值進行在線監(jiān)控顯示，充分保證信息傳遞的快速性。從而能夠使整個試驗環(huán)道的各設(shè)備的運行情況實現(xiàn)自動化的監(jiān)測并及時的控制。 二、ControlNet 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 　　ControlNet是確定性、可重復(fù)性的控制網(wǎng)絡(luò)，同一鏈路上允許有多個控制器同時共存，網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點居于對等地位，可以從任意節(jié)點實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存取，網(wǎng)絡(luò)總線速率為5Mbps，在端到端總長為250m的距離內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)可支持的最大節(jié)點數(shù)為48個?？偩€拓撲結(jié)構(gòu)可以是星型、樹型、總線型或是這3者之間的任意組合。能夠使用的中繼器數(shù)目只受到系統(tǒng)延遲時間的限制，使用中繼器，最大的端到端傳輸距離使用同軸電纜為3km，使用光纖傳輸可以達到30Km，并且支持冗余結(jié)構(gòu)。 　　本系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)：管理層、控制層、現(xiàn)場設(shè)備層，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 　　本系統(tǒng)中ControlNet網(wǎng)絡(luò)總長50m，沒有采用中繼器，保證信息的實時性。上層計算機中采用1785-PCIC卡連接到ControlNet網(wǎng)絡(luò)上，下層PLC通過1756-CNBR模塊連接至ControlNet網(wǎng)絡(luò)。為了保證系統(tǒng)的可靠性采用了雙網(wǎng)絡(luò)冗余與雙控制器冗余。 　　控制層采用美國ROCKWELL公司的ControlLogix系列產(chǎn)品，主要配置有：1756-L55M24、1757-SRM、1756-PA75、1756-A4、1756-CNBR、1756-A17、1756-N2、1756-IF16、1756-IB16、1756-OW16I、1756-IR6I、1756-OF8等。這些設(shè)備構(gòu)成了雙冗余控制站和遠程I/O站。 　　現(xiàn)場設(shè)備層要滿足試驗環(huán)道各種數(shù)據(jù)采集需要和流程控制功能，主要配置有：電動球閥16個、電動閘閥7個、變頻器1臺、攪拌器1臺、壓力采集（4～20mA）10點、差壓采集（4～20 mA）2點、溫度采集（4～20 mA）66點、液位采集（4～20 mA）1點、流量采集（4～20 mA）2點。 　　系統(tǒng)總體構(gòu)成如圖2所示。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)構(gòu)成[/align] 三、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)與通信實現(xiàn) 　　網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)與管理采用RSNetWorx for ControlNet 軟件，該軟件提供對ControlNet網(wǎng)絡(luò)和的設(shè)計、配置及管理。RSNetWorx允許你最大限度地提高你所擁有的ControlNett網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生產(chǎn)能力，通過簡單的軟件界面迅速地對網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進行設(shè)置。這些設(shè)置可以在“離線”方式下通過“拖/放”設(shè)備圖標(biāo)的操作方式進行。有關(guān)其操作，這里不再贅述。 　　采用RSLinx網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)上層1785-PCIC卡與控制站、遠程I/O站之間的通信，RSLinx網(wǎng)關(guān)包含了OPC和DDE的功能以及PLC和其它設(shè)備數(shù)據(jù)查看的功能，可以把一臺安裝有RSLinx的計算機當(dāng)作一個網(wǎng)關(guān)從而訪問控制站、遠程I/O站，RSLinx是遠程訪問的必備軟件。同時RSLinx的OPC功能也使得上層計算機監(jiān)控軟件訪問控制站、遠程I/O站成為可能。其操作可以在“在線”條件下自動掃描完成，這里也不再贅述。 四、上、下層通信的實現(xiàn) 　　本系統(tǒng)中上層監(jiān)控軟件Citect與控制層RSLinx網(wǎng)關(guān)均支持OPC功能，所以上層監(jiān)控軟件與下層ControlNet網(wǎng)絡(luò)間的通信是通過OPC技術(shù)實現(xiàn)的。在使用RSLinx實現(xiàn)ControlNet網(wǎng)絡(luò)的通信之后，要在Citect軟件中對OPC進行設(shè)置，要對I/O服務(wù)器、主板、端口、I/O設(shè)備、變量標(biāo)簽依次設(shè)置，下面圖3、圖4為本系統(tǒng)中I/O服務(wù)器、主板的設(shè)置畫面，其它設(shè)置不再給出。 五、結(jié)束語 　　本系統(tǒng)在現(xiàn)場投入運行后，運行可靠，效果很好，滿足了初始設(shè)計的要求，能夠很好的測試原油的各項參數(shù)，利用相關(guān)的軟件和測出的參數(shù)可計算出原油輸送的最佳條件，并能模擬真實輸油管道的運行情況，形成了一個功能強大的現(xiàn)場試驗環(huán)道。 　　本文作者創(chuàng)新點：以ControlNet為核心，構(gòu)建簡化的三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu);Ctiect SCADA 與ControlLogix系列PLC的之間采用OPC技術(shù)，通信速度獲得提高;試驗環(huán)道的自動數(shù)據(jù)采集和流程控制;多工藝流程的集成控制。 [align=center] 圖3 I/O服務(wù)器設(shè)置[/align] [align=center] 圖4 主板設(shè)置[/align] 　　本項目截至2007年9月產(chǎn)生經(jīng)濟效益20萬元，隨著應(yīng)用的進程，效益會不斷增加。數(shù)據(jù)來源：北華航天工業(yè)學(xué)院寶坻項目組。 參考文獻 　　[1]處理溫度對加劑混合原油流變性的影響 《油氣儲運》2005年第9期 李群海、李靜 　　[2]Logix5550 controller User Manual Allen Bradley公司 1999年12月 1765-6.5.12 　　[3]Logix5550 控制器指令集參考手冊 Allen Bradley公司 2000年1月 1765-6.4.1 　　[4]Logix5000TM Controller Common procedures Programming Manual Allen Bradley公司 2004年3月 1765-PM001G-EN-P 　　[5] Control Logix Redundancy System Revision 8 Allen Bradley公司 2004年8月 1756-RN621A-EN-E 　　[6] PLC的雙CPU冗余控制實現(xiàn)[J],"A-B世紀杯"集成架構(gòu)產(chǎn)品應(yīng)用論文集.2004.1.Pp.78-81. 嚴敏等 　　[7]基于軟件的雙CPU冗余控制研究 《微計算機信息》 2005 Vol.21 No.19 P.59-61 衡軍山　甄成剛