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      天然氣管線流量計的PLC通訊系統設計


      天然氣管線流量計的PLC通訊系統設計,本文采用AB公司的CompactLogix系列PLC和蘇州華陸渦輪流量計, 通過PLC通訊模塊與流量計的RS485通訊端口的連接, 實現數據采集, 上傳的功能。本文包括控制部分的硬件組態和爐溫控制系統的軟件設計, 利用RS485通訊功能實現了天然氣的瞬時流量、累積流量、管線壓力、管線溫度等參數的上傳功能。

      1 引言

      隨著國產天然氣工程的運營投產、大型基礎設施的日益完善,特別是西氣東輸一線、二線等大型長輸管道的建設,天然氣消費量快速增長,我國的天然氣利用步入了新的發展時期。預計未來隨著供氣氣源的多元化,供氣管網的網絡化,天然氣的覆蓋面積和利用領域將更加寬廣,將在節能減排中發揮更大作用。

      針對使用日益廣泛的天然氣,本文主要闡述天然氣管道流量計的數據采集與PLC通訊和數據處理方法。

      2 與上位通訊的硬件組態

      本文PLC采用的是羅克韋爾自動化公司中型PLC Compact Logix L33ER,通訊模塊采用的是Prosoft公司的MVI69E-MBS,天然氣流量計采用的是蘇州華陸的氣體渦輪流量計。

      其中,PLC與流量計采用RS485通訊協議進行數據采集,把流量計檢測的天然氣溫度、壓力、瞬時流量、累積流量等參數傳送給PLC,然后PLC通過以太網通訊協議傳送給站控系統。

      2.1 基本連接

      首先,將24V直流電源線接到流量計電源端子,將雙線RS485接到流量計通訊端子。然后,設置流量計的通訊協議。

      編碼系統:8位二進制,報文中每個8位字節含有兩個4位十六進制字符(0-9、A-F),波特率:9600bps。

      每個字節的位:1個起始位、8個數據位、奇偶不校驗、1個停止位。

      天信流量計寄存器地址 (40002-400013(十進制)) 及定義參見圖1所示。(浮點數符合IEEE754標準。標況體積總量=1000000*總量高4位+總量低6位。)

      圖1 流量計地址與定義

      2.2 MBS模塊軟件組態

      (1)設置MBS模塊:參見圖2所示,首先設置通訊端口的主從站和數據類型;打開Prosoft configuration builder設置通訊端口,PLC相對于流量計為主站需要設置為master、奇偶校驗、波特率等需要和流量計一致。

      圖2 設置MBS模塊 

      (2)設置MBS通訊1端口協議:參見圖3所示,點擊MBS port 1打開設置界面,通訊協議為Modbus Slave RTU奇偶校驗,波特率等參數需要和流量計一致。然后需要設置采集數據類型、使能位、設備地址等參數。

      圖3 設置MBS通訊1端口協議 

      圖4 設置數據傳輸端口 

      (3)設置數據傳輸端口:參見圖4所示,MVI69-MBS需要把設置的參數傳輸給模塊,本文采用的是以太網TCP/IP的方式點擊Ethernet打開設置界面。

      (4)生成程序文件:參見圖5所示。

      圖5 生成程序文件

      2.3 PLC軟件組態

      (1)添加MBS模塊:參見圖6所示,打開RSLogix 5000進行組態,添加MBS模塊。

      圖6 添加MBS模塊 

      (2)設置MBS模塊:參見圖7所示。

      圖7 設置MBS模塊 

      (3)加載已經生成的程序:參見圖8所示。

      (4)打開Prosoft configuration builder:參見圖9所示。

      圖8 加載已經生成的程序

      圖9 打開Prosoft configuration builder 

      2.4 測試通訊

      (1)以太網線連接MBS網口,設置IP地址:參見圖10所示。

      圖1 0 以太網線連接MBS網口,設置IP地址 

      (2)用Module bus掃描,來測試通訊是否正常:參見圖11所示。

      圖1 1 測試通訊是否正常 

      (3) PLC進行數據處理:參見圖12所示,根據流量計輸出的數據類型進行PLC采集運算,本文采用的流量計輸出數據為雙精度浮點型,需要把采集數據分別傳送給長整形的高16位和低16位,然后再進行合并。

      圖1 2 PLC數據處理

      3 結束語

      本文主要進行了PLC與燃氣流量計的通訊設計,由于流量計設計原理中需要進行壓力溫度等參數補償的計算,因此通過通訊將管線內壓力、溫度等參數一起采集,節省測量管線壓力、管線溫度的儀表,節約了成本和施工時間,并減少了天然氣管線的開孔,減少了工程隱患。


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