基于PLC的石油储运监控系统的设计与实现

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正常操作情况下，通讯电流信号沿环路的一条线从主站控制器的端口A流出，经该环路从端口B流回。此时，另一条线路是冗余的。当有一处线路发生故障时，该处故障线路被阀门屏蔽，故障线路两边的智能阀可通过各自的环路与主站控制器通讯；当有两处线路发生故障时，这两处故障之间的智能阀都被屏蔽，两处故障之外的智能阀依然可以通过两“臂状”环路与主站控制器通讯。
主站控制器是由主CPU卡、环路通讯卡、电源、液晶显示器和16按钮键盘组成的盘装智能仪表。它内部有两个固定的数据库，一个是现场单元数据库，负责接收并记录从两线环路传来的智能阀的地址、转矩、开度等数据，根据从上位机传来的读写命令控制阀门的运动，该数据库从逻辑上划分为4个区，每个区记录60个阀门的数据；另一个数据库为主站控制器状态及自诊断数据库，负责记录通讯协议的有关状态并向智能阀发布命令。通过主站控制器的按键和液晶显示器，可以实现读取智能阀的开度、转矩、地址等数据，控制阀门的开闭，接收报警信号及与PLC通讯等功能。
PakscanIIEMasterStation是Rotork主站控制器中的一种，它为双重热备结构，在主控制器出现故障时可以自动切换到热备控制器。图2—2为PakscanIIE主站控制器与现场智能阀通过两线环路相连的情况。

PakscanIIEMasterSation有一个RS－485通讯口和一个RS－232通讯口，它们可通过Modbus协议与PLC通讯。其中RS－232通讯口可以不通过PLC直接连接打印机，打印报警信号。
2.2监控系统结构
图2—3所示为现场智能电动阀监控系统的结构框图。

该系统的控制部分采用美国GEFanuc公司的HBR双重热备型PLC系统，通过PLC控制140个智能阀(IQactuator)的开停闭。上位监控站可监视各个智能阀的阀位回信状态、阀位值以及报警信号，并可执行开阀、停阀和关阀操作。
PakscanIIE主站控制器与PLC之间采用Modbus协议通讯，以port1的RS－485接口连接。正常运行情况下，主PLC和主控制器工作，从PLC和热备控制器分别与主PLC和主控制器保持同步。智能阀将数据传送给主控制器，主PLC通过RS－485接口从主控制器中读取数据，并向其发布命令，主控制器再执行命令，驱动智能阀按命令运转。当主PLC或主控制器出现故障时，系统能分别自动切换到从PLC或热备控制器。
由于系统中采用的是Modbus通讯协议，一台PLC可以连接多台PakscanIIE主站控制器，因此，若现场智能阀较多，系统可以很方便地扩展而且连线简单。
3软件设计
3.1通讯程序设计
PLC选用ModbusRTU主通讯模块(master)。PakscanIIE主站控制器是一个远程终端单元，做为Modbus从设备(slave)。PLC的CPU通过ModbusRTU主通讯模块控制PakscanIIE主站控