PLC在天然氣輸送自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

石艷柳

摘 要：本文簡(jiǎn)要的介紹了可編程控制器的功能以及使用特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合天然氣輸送自控系統(tǒng)中PLC應(yīng)用的實(shí)際情況，對(duì)天然氣輸送自控系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究和系統(tǒng)的分析。

關(guān)鍵詞：天然氣輸送 自動(dòng)控制 PLC

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0027-01

可編程控制器一般應(yīng)用可編程的存儲(chǔ)器來(lái)進(jìn)行內(nèi)部的存儲(chǔ)工作，并通過(guò)存儲(chǔ)器進(jìn)行邏輯運(yùn)算、時(shí)間控制、順序控制、數(shù)量計(jì)算與算術(shù)操作等具體的面向使用者的指令，同時(shí)可以通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程的模擬。如果天然氣輸送管道使用以可編程控制器（PLC）來(lái)進(jìn)行監(jiān)視控制以及數(shù)據(jù)采集的工作，那么沿途各站都應(yīng)該設(shè)置自控系統(tǒng)，對(duì)于控制中心和沿途各站的數(shù)據(jù)交換則通過(guò)光纜通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 PLC在天然氣輸送自控系統(tǒng)中的應(yīng)用情況

我們舉例來(lái)說(shuō)，某燃?xì)夤臼褂谩按鈻|送”工程的氣源為一個(gè)城市提供民用的天然氣和工業(yè)用天然氣。通常采用的方式是按照燃?xì)夤芫€的分布情況，在天然氣管道沿線設(shè)立站點(diǎn)控制形成統(tǒng)一的站控系統(tǒng)。通過(guò)站點(diǎn)進(jìn)行控制的系統(tǒng)實(shí)際上就是對(duì)天然氣管線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的體系。燃?xì)夤静捎昧嗽诳刂普军c(diǎn)安排工人進(jìn)行監(jiān)控的安防方式，監(jiān)管城市門(mén)站以及調(diào)壓站。對(duì)這兩個(gè)子站的監(jiān)控管理，通過(guò)與燃?xì)庥邢薰镜谋O(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體的工藝參數(shù)能夠第一時(shí)間傳輸?shù)饺細(xì)夤疽延械恼{(diào)度中心。我們把長(zhǎng)距離輸氣管線與市區(qū)的燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)連接部分的燃?xì)庹{(diào)壓計(jì)量設(shè)備叫做城市門(mén)站，當(dāng)然它的自我控制系統(tǒng)叫做站控系統(tǒng)。站控系統(tǒng)包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、儀表設(shè)備、PLC以及通訊設(shè)備等部分。城市門(mén)站不僅是市區(qū)天然氣供應(yīng)體系的起點(diǎn)同時(shí)也是關(guān)鍵點(diǎn)，它集眾多功能于一身，不但肩負(fù)自我監(jiān)控的功能同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)。站控系統(tǒng)采用的PLC一般是和利時(shí)LK系列也就是大型PLC，因?yàn)榇笮蚉LC支持雙機(jī)、以太網(wǎng)、電源和總線的冗余。城市門(mén)站的PLC通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊法與站內(nèi)第三方設(shè)備進(jìn)行通訊，與調(diào)度中心則會(huì)采用光纖通訊的方式，同時(shí)通過(guò)無(wú)線通訊手段對(duì)重要數(shù)據(jù)實(shí)施備份。調(diào)壓站的功能是在城市燃?xì)廨斔秃团渲玫南到y(tǒng)中進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，是保證管網(wǎng)壓力正常的重要設(shè)施，其自控系統(tǒng)也是我們所說(shuō)的站點(diǎn)的自我控制系統(tǒng)。處在燃?xì)膺M(jìn)出口位置的管道壓力是不同的，根據(jù)這一特性調(diào)壓站有高中壓、中中壓和中低壓等不同的劃分。每個(gè)調(diào)壓站的服務(wù)對(duì)象是不同的，有的調(diào)壓站為一定區(qū)域服務(wù)，有的則是為單獨(dú)的建筑或是工廠進(jìn)行調(diào)壓的工作。

2 天然氣站控的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 天然氣輸配站控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

天然氣輸送工程中的站控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)一般包括城市門(mén)店站控系統(tǒng)和調(diào)壓站站控系統(tǒng)兩個(gè)部分。站控系統(tǒng)中包括操作員和工程師進(jìn)行調(diào)控工作的工作站還包括通訊設(shè)備和PLC等設(shè)備設(shè)施。站控系統(tǒng)不僅能夠獨(dú)立完成所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集以及控制的工作，同時(shí)還能夠?qū)⒂嘘P(guān)的數(shù)據(jù)和信息及時(shí)傳輸?shù)娇刂普{(diào)度中心，并能夠?qū)φ{(diào)度中心下達(dá)的指令進(jìn)行正確執(zhí)行。在系統(tǒng)中，調(diào)度室一般會(huì)設(shè)置監(jiān)控工作站，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行實(shí)施的管理。如果調(diào)度室里負(fù)責(zé)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，PLC不會(huì)受到影響，依然能夠進(jìn)行獨(dú)立的工作。視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及紅外對(duì)射報(bào)警系統(tǒng)組成了一個(gè)安保系統(tǒng)。在城市門(mén)站的工作區(qū)域會(huì)設(shè)置攝像機(jī)，具體分配是工藝裝置區(qū)兩臺(tái)，安全區(qū)則需要4臺(tái)。調(diào)壓站一般會(huì)設(shè)置11臺(tái)攝像機(jī)，工藝裝置區(qū)架設(shè)6臺(tái)，5臺(tái)設(shè)置在安全區(qū)。安防系統(tǒng)采用聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方式，一方面接受并反饋總調(diào)度中心的指令；另一方面向總調(diào)度中心傳送準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)安防系統(tǒng)能夠進(jìn)行有效地?cái)?shù)據(jù)通信管理工作。

工程師工作站的作用主要體現(xiàn)在采集并處理城市門(mén)站和調(diào)壓站發(fā)生工藝變量的情況，同時(shí)還要監(jiān)控監(jiān)管可燃?xì)怏w、電力設(shè)備和有關(guān)變量。通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)工藝過(guò)程的顯示，各個(gè)站點(diǎn)的門(mén)站監(jiān)控系統(tǒng)總結(jié)出工藝變量、報(bào)警情況以及其他有關(guān)參數(shù)的一覽表，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和必要處理，最終呈現(xiàn)可以表現(xiàn)實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史情況的曲線。通過(guò)這些數(shù)據(jù)資料我們可以進(jìn)行流量的監(jiān)管、壓力的調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖安保、邏輯控制以及制作報(bào)表等一系列工作。

2.2 天然氣輸配站控系統(tǒng)的配置

可編程控制器（PLC）是站點(diǎn)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，所以在選擇PLC時(shí)一定要選用功能穩(wěn)定的產(chǎn)品。一個(gè)燃?xì)庥邢薰驹谶M(jìn)行站點(diǎn)控系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，PLC就采用了和利時(shí)公司出品的新型控制器LK系列，CPU使用LK系列中目前最先進(jìn)的LK210，不僅有熱備冗余的能力，并擁有以太網(wǎng)接口兩個(gè)、總線接口兩個(gè)、自由協(xié)議一個(gè)和mod bus通信協(xié)議下的串行接口RS232。采用這樣的設(shè)備進(jìn)行支持，通過(guò)PLC進(jìn)行各種復(fù)雜的邏輯管理和繁瑣的過(guò)程控制，可以使控制效果得到保證。調(diào)壓站作為燃?xì)廨斉涞墓こ讨械目刂泣c(diǎn)，在系統(tǒng)中是一種進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和在管網(wǎng)中保持壓力穩(wěn)定的一種設(shè)施，所謂的站點(diǎn)控系統(tǒng)實(shí)際上就是一種進(jìn)行自我控制和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)管道的進(jìn)出口處燃?xì)庠斐傻膲毫Σ煌?，調(diào)壓站會(huì)有中低壓、中中壓和中高壓之分。通過(guò)服務(wù)對(duì)象的差異進(jìn)行分類，調(diào)壓站又有不同的劃分，有的調(diào)壓站負(fù)責(zé)固定區(qū)域內(nèi)的，有的調(diào)壓站針對(duì)一個(gè)生產(chǎn)企業(yè)或是一個(gè)單獨(dú)的建筑物。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，不但實(shí)調(diào)壓站還是城市門(mén)站，他們的目的是一致的，那就是為居民和工業(yè)型使用者提供穩(wěn)定的燃?xì)夤?yīng)。站點(diǎn)的控系統(tǒng)能夠?qū)λ涗浵聛?lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理并通過(guò)以報(bào)表或者圖表的方式呈現(xiàn)出來(lái)，與此同時(shí)，它們還能將獲得的監(jiān)控資料及時(shí)轉(zhuǎn)達(dá)給調(diào)度中心。

2.3 天然氣輸送中站控系統(tǒng)的功能

天然氣的站點(diǎn)控系統(tǒng)以PLC為核心，通過(guò)PLC進(jìn)行站控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集以及流量的計(jì)算，并且及時(shí)的把數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸緝?nèi)的計(jì)算機(jī)上，方便工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。控制中心則是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，充分采集所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)全線生產(chǎn)的實(shí)時(shí)管理，保證了生產(chǎn)管理的工作效率。燃?xì)忾T(mén)站自我控制系統(tǒng)完成的主要功能包括：對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)行實(shí)時(shí)采集，對(duì)站內(nèi)電動(dòng)閥實(shí)施遠(yuǎn)程控制，控制清管系統(tǒng)的順序，處理和顯示生產(chǎn)趨勢(shì)和事件報(bào)警，對(duì)工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的畫(huà)面呈現(xiàn)還有流量的計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

事實(shí)證明，PLC在天然氣輸送自控系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，能夠使天然氣供應(yīng)系統(tǒng)中的站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好的自我監(jiān)控以及遠(yuǎn)程監(jiān)控，為天然氣輸送的穩(wěn)定和安全提供保證，對(duì)于天然氣自控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展也具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱祖濤.PLC控制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2] 廖道文.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.