2 系統(tǒng)結(jié)構和功能
系統(tǒng)結(jié)構如圖1所示，由四部分組成:上位機;PLC柜;操作器;現(xiàn)場人工聯(lián)動按鈕、靜電溢油裝置等一次儀表。
系統(tǒng)功能圖如圖2所示。
上位機功能是開票、提單管理等;PLC功能是提單的存儲、驗證、交易記錄的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、過程控制等。操作器主要功能是提單的輸入、操作器參數(shù)的設置和數(shù)據(jù)顯示等。現(xiàn)場啟停按鈕、防靜電溢油裝置等一次儀表與PLC連鎖，達到安全控制的目的。
3 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)的可編程控制器（PLC）選用德國西門子公司的S7-300系列PLC
軟件采用STEP 7梯形圖軟件。其組態(tài)如圖3所示:
PLC完成的主要的功能有:與上位機數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)驗證，人機界面，過程控制，掉電保護。
3.1 與上位機數(shù)據(jù)交換
PLC與PC之間通過RS485轉(zhuǎn)RS232通訊方式聯(lián)機，通訊模塊我們選用的是CP341，接收功能塊為FB7，對應背景數(shù)據(jù)塊為DB7，F(xiàn)B7的"P_RCV_RK_DB".EN_R一直處于接收狀態(tài)。發(fā)送功能模塊為FB8,對應背景數(shù)據(jù)塊為DB8，"P_SND_RK_DB".REQ只要在正確發(fā)送完成以后才能為1。
通訊協(xié)議采用半雙工的RS485連接，格式如下:
（1） 通訊參數(shù)
9600，8，1，n．
（2） 幀格式:
同步碼ffH，ccH（2字節(jié)）＋地址碼（1字節(jié)）＋回路號（1字節(jié)）+長度碼（1字節(jié)）+命令碼（1字節(jié)）+數(shù)據(jù)＋效驗碼（1字節(jié)）。
長度碼:命令碼字節(jié)數(shù)＋數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)
效驗碼:從地址碼到數(shù)據(jù)最后字節(jié)之和。
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（3） 通訊方式
采用問答方式進行數(shù)據(jù)交換，應答過程如表1數(shù)據(jù)交換過程:
表1 數(shù)據(jù)交換過程
PC機 PLC
1 循檢 －><－ 上傳狀態(tài)
2 循檢 －> <－ 上傳數(shù)據(jù)
3 下傳數(shù)據(jù) －> <－ 應答（68H）
3.2 數(shù)據(jù)驗證
CPU把接收到的提單數(shù)據(jù)與提單數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容進行比較，如果有相同的信息就通過驗證同時清楚緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，沒有則返回提單錯信息。數(shù)據(jù)比較的采用指針的方式。
L 0
T #count
L #db_no
T #No
OPN DB [#No]
//提單數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
LAR1 P#DBX 0.0 //起始地址
L #dbb_no
L 8
＊I
TAR1
+I
LAR1
main: OPN DB [#No]
L DBD [AR1,P#0.0]
L #cop_addr //提單號
==D
JC en_r
+AR1 P#30.0
//緩沖區(qū)提單信息數(shù)據(jù)大小
L #count
INC 1
T #count
L #loop_num //緩沖區(qū)提單數(shù)量
L #count
>I
JC main
BE
en_r: OPN "提單"
L DBB [AR1,P#4.0]
T #com_addres
3.3 人機界面
操作器為我公司開發(fā)的人機界面控制器，提供標準的RS485接口。PLC與操作器之間通過RS485通訊方式聯(lián)機，CP341為主動循檢方式。由于CP341與操作器之間的通訊是一對多的（實際應用中為16個），為了提高通訊速度，我們采用了功能分時的方法:對工作中的操作器每周期循檢，對空閑的操作器統(tǒng)一循檢工作標志。協(xié)議如下:
（1） 物理連結(jié)
物理連結(jié)為一對雙絞線的RS485連結(jié)
通訊參數(shù) 9600, 8,N,1
（1） 信息幀結(jié)構
采用MODBUS協(xié)議
l 一幀數(shù)據(jù)由地址，功能碼,數(shù)據(jù),校驗碼組成如表2所示:
表2 信息幀結(jié)構
地址 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) CRC
（8位） （8位） N＊8 （16位）
注: 地址:是信息幀 的第一字節(jié),從0～255, 每一個從機只有一個地址,只有
符合地址的從機才回信息 0 代表廣播地址,從機不回信息
功能碼:主機告訴從機執(zhí)行什么任務
數(shù)據(jù)區(qū):是跟任務有關的數(shù)據(jù)
CRC:計算從地址一直到數(shù)據(jù)結(jié)束
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3.4 掉電保護
西門子的S7-300系列PLC的DB數(shù)據(jù)區(qū)為記錄存儲區(qū)，CPU掉電時數(shù)據(jù)仍保持在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，這樣我們可以把重要的數(shù)據(jù)和標志放在DB區(qū)，PLC重新啟動時，CPU自動回復到斷電時狀態(tài)，當然在OB100里要做判斷，記錄數(shù)據(jù)不能被初始化。在實際的工程中通過反復的測試，完全達到預期的目的，同時節(jié)約了UPS的費用。
3.5 過程控制
邏輯控制是PLC的最基本最強大的功能，所以控制過程根據(jù)工藝要求編寫就可以順利達到控制目的。控制的要求很簡單就是控制發(fā)油的精度小于等于0.3％、質(zhì)量計算、消除水擊現(xiàn)象和故障保護，其控制過程示意圖如圖3所示，控制流程框圖如圖4所示。
4 結(jié)束語
將PLC應用到油庫定量發(fā)油系統(tǒng)后，可以使得油庫的自動化程度大大提高，同時改變了分散式發(fā)油系統(tǒng)受到現(xiàn)場環(huán)境溫度，濕度和防爆要求等多方面的限制而在我國有的地區(qū)無法正常使用的情況。這套PLC定量發(fā)油系統(tǒng)在常州五星橋油庫投入運行以來，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、運行控制良好、發(fā)油精度準確。