石油安全课程设计(板卡、plc)

西安石油大学本科课程设计

3 集油站安全监控系统硬件设计

3.1 集油站安全监控系统的初步分析

根据此集油站的工艺流程可知系统需要监控各个泵、分离器的液位、温度、压力、气体浓度，以及监测及各个泵运行状况显示。其中液位、温度、压力、气体浓度等信号经过相应的变送气后都会转换为与现场最大、最小值对应的 4～20MA电流信号，都是模拟量输入信号。各个泵运行状况对应数字量输入信号。 模拟量输入通道一般应包括几个组成部分：传感器、变送器、I/O 模块等。

3.2 系统硬件选型与介绍

板卡 PCI-1721

PCI-1721是一款高性能PCI总线模拟量输出卡，每个模拟量输出通道都带有一个12位的双缓冲DAC。此输出卡具有许多强大的独特功能，PCI-1721是要求连续高速模拟量输出或实时波形输出应用的理想选择。

主要功能与技术指标：

·4路增强模拟量输出卡

·5MHz最大数字更新速率 ·PCI总线数据传输 ·自动校准功能 ·每个模拟量输出通道带一个12位DAC ·带内部/外部触发的实时波形输出功能 ·同步输出功能 ·灵活的输入类型和范围设定

板卡PCI-1713

PCI-1713是一款PCI总线的隔离高速模拟量输入卡，它提供了32个模拟量输入通道，采样频率可达100KS/S，12位分辨率及2500YDC的支流隔离保护。

主要功能与技术指标

·2500VDC隔离保护 ·32路单端或16路差分模拟量输入，或组合输入方式 ·12位A/D转换分辨率 ·A/D转换器的采样速率可达100KS/S ·每个输入端的增益可编程 ·卡上4K采样FIFO缓冲器 ·支持软件、内部定时器触发或外部触发

板卡PCI-1712

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12位多功能数据采集卡功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡。它有1M转换速度的12位A/D转换器，卡上带有FIFO缓冲器（可存储1KA/D采样值和32KD/A转换数据）。PCI-1712提供16路单端或8路差分的模拟量输入（也可以单端差分混合使用),2路12位D/A模拟量输出通道,16路数字量输出通道,以及3个10MHz时钟的16位多功能计数器通道。

主要功能与技术指标

·12 位 A/D 转换器 ·采样速率可达 1 MHz ·16 路单端或 8 路差分或组合输入方式 ·PCI 总线数据传输 ·模拟量输入通道的数据采集触发模式可使用预触发、后触发、匹配触发和延

时触发。

3.3 常用 PLC 参数介绍及其工作原理

德国西门子在大、中型 PLC 领域中占据着重要的地位，其推出了 S7—400、S7—300、S7—200 三个 S7 系列的可编程序控制器：

1）S7—400

S7—400 属于大中、型的可编程序控制器，能满足高、中档性能范围的应用。采用模块化无风扇设计，兼顾耐用、扩展性能好、通信能力强，可以方便的实现分布式控制。

·电源模块（PS） 电源模块的作用是连接外部电源（120/230VAC 或者 24VDAC，

并为整个系统提供电源。

·中央处理单元（CPU） 具有多种 CPU 可供用户选选择，有些带有内置的PROFIBUS-DP接口，一个中央处理单元可以带多个微处理器件以加强其性能。

·I/O 信号模块（SM） 它包括数字量输入和输出模块，模拟量输入和输出模块。 ·通信处理器（CP） 用于实现总线连接和点到点的连接。功能模块（FM） 专门用于技术，定位和凸轮等控制任务。

·接口模块（IM） 用于连接中央处理单元（主 PLC）和扩展单元。

(1)一个 S7-400 的中央控制单元最多可以连接 21 个扩展单元。 其中一款央处理器的指标：

型号:CPU417—4 程序存储器：2MB可扩至10MB 数据存储器：2MB可扩至 10MB DI/DO:128K AI/AO:8K 二进制指令执行时间：0.1us 通信接口：MPIPROFIBUS/ (2 )S7—300

S7—300 系列的产品为小型 PLC，能满足中等性能的应用。

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西安石油大学本科课程设计 其中一款中央处理器的指标：

型号:CPU314IFM 程序存储器：32KB

数据存储器：48KB DI:20 DO:16 AI:4 AO:1 二进制指令执行时间：0.30.6us 通信接口：MPIPROFIBUS (3)S7—200

S7—200 系列为微型 PLC，其典型的尺寸为中央处理单元（CPU）。 其中一款央处理器的指标：

型号:CPU212 DI:8 AI:4 DO:8 AO:2 通信接口：MPIPROFIBUS/ 研华工控主机

主要特征 ：

·IPC-610 专为冲击、震动、高温等恶劣环境设计

·支持 14 槽 ISA/PCI 底板 ·支持四个前端抽取磁盘驱动器和一块内置 3.5”硬盘 ·1 个带防尘过滤网的 86CFM 风扇选配 ·Inter PIV 2.4GM CPU ·西部数据80G硬盘 ·Kingston 256M内存 ·工业键盘及光电鼠标 ·RS-232C接口

显示器

带19寸LCD和VGA/Video/S-Video/DVI端口的工业平板显示器 主要特征：

·19寸SXGA TFT LCD分辨率达到1280*1024 ·输入信号自动识别 ·最高亮度可达250cd/m2 ·多扫描功能：支持SXGA，XGA，SVGA， VGA和文本模式 ·支持多信号输入:VGADVIVideo和S-Video ·不锈钢机箱符合NEMA4/IP65标准的防锈前面板 ·支持面板安装壁挂式安装机架安装和VESA悬臂安装

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4 监控系统详细设计

4.1 监控系统设计

监控系统采用一台研华工控机，21寸LCD和工业平板显示器，带有UPS电源的

A3幅面彩印喷墨打印机。系统采用仪表监控系统。

对现场各个泵及分离器的运行状态进行控制如图所示。监控系统输入输出原理图及监控系统方案硬件示意图如下

ups 21寸彩显

打印机 研华工控机

昌晖系列 昌晖系列 昌晖系列 昌晖系列 仪表温度 仪表压力 仪表液位 仪表PID 监控仪 监控仪 监控仪 监控仪

图4—1 系统硬件示意图

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