基于PLC的精炼油监控系统设计

方胜利　吴文杰

摘要：油脂作为人们日常生活中的一种必需品，应用非常广泛。随着社会的不断发展，传统的油脂精炼技术使其在质量和产量上已很难达到社会需求。本设计的监控系统采用上位机组态王软件和下位机西门子PLC实现对油脂精炼生产工艺的实时监控，即由下位机完成对油脂加工过程中各重要工艺参数的采集，并将实时数据传输至上位机，并在上位机监控界面上显示，同时下位机接受上位机的控制指令，以共同完成对整个生产工艺的监控。通过该系统的试运行，证明其能稳定运行，且能达到精炼油脂的各项工艺指标。

关键词：监控系统；组态王；PLC

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0227-03

精炼油脂的工艺指标较为苛刻，目前传统的生产过程大多依靠经验丰富的工艺人员进行工艺把控，不仅易受人为主观影响，工艺参数较为模糊，油脂质量无法精确管控，且体力劳动密度高，生产效率低下，无法满足当前社会需求。故本文设计了基于上位机组态王软件及下位机PLC的监控系统，以精确的工艺参数为控制对象，实现对精炼油脂生产工艺的实时监控。

1 总体设计

根据油脂精炼监控要求可得总体方案分两部分，即下位机PLC控制单元和上位机组态监控界面，两者通过数据通信协同完成油脂的精炼监控系统。其总体方案设计如图1所示。

1.1下位机PLC控制方案设计

根据系统工艺设计要求，油脂的精炼加工工艺包括四个监控子系统，即毛油称重计量子系统、中和液位控制子系统、恒温加热控制子系统及成品油称重计量子系统。下位机PLC控制系统完成油脂加工现场压力、液位、温度和重量等工艺参数的实时采集，也对相关油泵、电磁阀、电机和蒸汽调节阀进行实时调节和控制，同时还需与上位机进行数据交互通信，从而实现对油脂的实际精炼加工工艺进行监控。因此下位机PLC控制单元包括PS电源模块、CPU控制模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块及CP通信模块。

1.2上位机组态监控方案设计

根据工艺过程监控要求，系统的人机接口应设计为交互式的上位机监控界面，以满足用户方便明了的对整个工艺现场进行实时的监控。根据需要本系统设计采用组态王软件完成组态需要，并与西门子PLC通过数据交互实现对整个精炼油生产过程进行监控的目的。根据任务要求，上位机组态监控系统总设计如图2所示。

2硬件设计

根据工艺需要，为保证整个控制系统的稳定可靠运行和工艺安全，采用可编程控制器即PLC作为精炼油监控系统的核心控制单元。

2.1系统硬件组态

结合本系统的参数控制要求，本次设计中的下位机以中央处理器S7-300PLC为核心，附加其他需要的各种控制模块共同组成控制机架，其相关硬件组态如图3所示：

2.2 PLC端口配置

根据工艺要求和实际需要，本次精炼油监控系统中包含计量称重、液位检测和热电阻温度检测等6个模拟量输入信号、用于蒸汽阀和变频电机驱动的2个模拟量输出信号、用于设定系统启动、停止和液位、温度的高限值、低限值等的8个数字量输入信号、用于控制开关油罐的阀门、油泵、蒸汽閥及相关声光报警等7个数字量输出信号。系统I/0控制端口分配如表1所示。

3软件设计

精炼油监控系统软件设计包括两部分，即上位机监控界面设计和下位机PLC控制程序设计，两者共同配合以实现对油脂精炼过程的实时监控。

3.1上位机监控设计

本次设计的精炼油监控系统采用组态王软件来完成系统上位机的监控。根据工艺需要，上位机组态软件需完成毛油和成品油称重计量子系统、中和液位控制子系统和恒温加热控制子系统的组态设计，主要包括毛油称重监控界面、成品油称重监控界面、中和罐监控界面、热水罐监控界面和报警界面等5个监控子界面。部分监控界面如图4、5所示。

3.2下位机控制程序设计

本次精炼油监控系统下位机PLC软件采用结构化的程序设计，即将工艺流程中的控制要求分解为各种不同类型的功能块（FB或者FC）中，而这些功能块由主程序（组织块OB1）来进行相应的调用，而在程序运行过程中所要用到的大量数据及变量均存放在数据块（DB）中，以达到整个精炼油监控系统的任务要求。下位机PLC程序流程如图6所示。

4结束语

本设计根据油脂精炼的工艺要求，通过上位机组态王监控和下位机PLC控制实现了对油脂加工整个生产过程的监控功能。其中上位机组态王负责对整个工艺现场的实时监控，而下位机PLC则负责对整个精炼油系统的现场各种设备的直接控制，并与上位机之间进行实时的数据通信。该监控系统经长时间试运行，达到很好的预期效果，不仅安全稳定、控制精确，各项指标均达到工艺要求，且降低了生产劳动力度，极大提高了生产效率。

参考文献：

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