PLC在天然氣輸送自控系統中的應用

石艷柳

摘 要：本文簡要的介紹了可編程控制器的功能以及使用特點，同時結合天然氣輸送自控系統中PLC應用的實際情況，對天然氣輸送自控系統中PLC的應用情況進行了研究和系統的分析。

關鍵詞：天然氣輸送 自動控制 PLC

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0027-01

可編程控制器一般應用可編程的存儲器來進行內部的存儲工作，并通過存儲器進行邏輯運算、時間控制、順序控制、數量計算與算術操作等具體的面向使用者的指令，同時可以通過數據進行各種類型機械的生產過程的模擬。如果天然氣輸送管道使用以可編程控制器（PLC）來進行監視控制以及數據采集的工作，那么沿途各站都應該設置自控系統，對于控制中心和沿途各站的數據交換則通過光纜通訊來實現。

1 PLC在天然氣輸送自控系統中的應用情況

我們舉例來說，某燃氣公司使用“川氣東送”工程的氣源為一個城市提供民用的天然氣和工業用天然氣。通常采用的方式是按照燃氣管線的分布情況，在天然氣管道沿線設立站點控制形成統一的站控系統。通過站點進行控制的系統實際上就是對天然氣管線進行遠程監控的體系。燃氣公司采用了在控制站點安排工人進行監控的安防方式，監管城市門站以及調壓站。對這兩個子站的監控管理，通過與燃氣有限公司的監控網絡進行聯網操作來實現，具體的工藝參數能夠第一時間傳輸到燃氣公司已有的調度中心。我們把長距離輸氣管線與市區的燃氣輸配系統連接部分的燃氣調壓計量設備叫做城市門站，當然它的自我控制系統叫做站控系統。站控系統包括監控計算機、儀表設備、PLC以及通訊設備等部分。城市門站不僅是市區天然氣供應體系的起點同時也是關鍵點，它集眾多功能于一身，不但肩負自我監控的功能同時也是實現遠程監控的基礎。站控系統采用的PLC一般是和利時LK系列也就是大型PLC，因為大型PLC支持雙機、以太網、電源和總線的冗余。城市門站的PLC通過標準MODBUS通訊法與站內第三方設備進行通訊，與調度中心則會采用光纖通訊的方式，同時通過無線通訊手段對重要數據實施備份。調壓站的功能是在城市燃氣輸送和配置的系統中進行自動調節，是保證管網壓力正常的重要設施，其自控系統也是我們所說的站點的自我控制系統。處在燃氣進出口位置的管道壓力是不同的，根據這一特性調壓站有高中壓、中中壓和中低壓等不同的劃分。每個調壓站的服務對象是不同的，有的調壓站為一定區域服務，有的則是為單獨的建筑或是工廠進行調壓的工作。

2 天然氣站控的系統設計方案

2.1 天然氣輸配站控系統的總體設計

天然氣輸送工程中的站控系統的總體設計一般包括城市門店站控系統和調壓站站控系統兩個部分。站控系統中包括操作員和工程師進行調控工作的工作站還包括通訊設備和PLC等設備設施。站控系統不僅能夠獨立完成所有站點的數據采集以及控制的工作，同時還能夠將有關的數據和信息及時傳輸到控制調度中心，并能夠對調度中心下達的指令進行正確執行。在系統中，調度室一般會設置監控工作站，對現場設備的工作狀況進行實施的管理。如果調度室里負責監控的計算機出現故障，PLC不會受到影響，依然能夠進行獨立的工作。視頻監控系統以及紅外對射報警系統組成了一個安保系統。在城市門站的工作區域會設置攝像機，具體分配是工藝裝置區兩臺，安全區則需要4臺。調壓站一般會設置11臺攝像機，工藝裝置區架設6臺，5臺設置在安全區。安防系統采用聯網監控的方式，一方面接受并反饋總調度中心的指令；另一方面向總調度中心傳送準確的實時數據，通過安防系統能夠進行有效地數據通信管理工作。

工程師工作站的作用主要體現在采集并處理城市門站和調壓站發生工藝變量的情況，同時還要監控監管可燃氣體、電力設備和有關變量。通過對動態工藝過程的顯示，各個站點的門站監控系統總結出工藝變量、報警情況以及其他有關參數的一覽表，通過對數據的儲存和必要處理，最終呈現可以表現實時趨勢和歷史情況的曲線。通過這些數據資料我們可以進行流量的監管、壓力的調節、聯鎖安保、邏輯控制以及制作報表等一系列工作。

2.2 天然氣輸配站控系統的配置

可編程控制器（PLC）是站點控系統實現的關鍵，所以在選擇PLC時一定要選用功能穩定的產品。一個燃氣有限公司在進行站點控系統設置時，PLC就采用了和利時公司出品的新型控制器LK系列，CPU使用LK系列中目前最先進的LK210，不僅有熱備冗余的能力，并擁有以太網接口兩個、總線接口兩個、自由協議一個和mod bus通信協議下的串行接口RS232。采用這樣的設備進行支持，通過PLC進行各種復雜的邏輯管理和繁瑣的過程控制，可以使控制效果得到保證。調壓站作為燃氣輸配的工程中的控制點，在系統中是一種進行自我調節和在管網中保持壓力穩定的一種設施，所謂的站點控系統實際上就是一種進行自我控制和調節的系統。一般來說，根據管道的進出口處燃氣造成的壓力不同，調壓站會有中低壓、中中壓和中高壓之分。通過服務對象的差異進行分類，調壓站又有不同的劃分，有的調壓站負責固定區域內的，有的調壓站針對一個生產企業或是一個單獨的建筑物。在整個控制系統中，不但實調壓站還是城市門站，他們的目的是一致的，那就是為居民和工業型使用者提供穩定的燃氣供應。站點的控系統能夠對所記錄下來的數據進行相應的處理并通過以報表或者圖表的方式呈現出來，與此同時，它們還能將獲得的監控資料及時轉達給調度中心。

2.3 天然氣輸送中站控系統的功能

天然氣的站點控系統以PLC為核心，通過PLC進行站控系統中數據的采集以及流量的計算，并且及時的把數據傳輸到站內的計算機上，方便工作人員進行實時的監控。控制中心則是通過網絡，充分采集所有站點的數據信息，實現對全線生產的實時管理，保證了生產管理的工作效率。燃氣門站自我控制系統完成的主要功能包括：對生產現場數據實行實時采集，對站內電動閥實施遠程控制，控制清管系統的順序，處理和顯示生產趨勢和事件報警，對工藝流程進行動態化的畫面呈現還有流量的計算。

3 結語

事實證明，PLC在天然氣輸送自控系統中的成功應用，能夠使天然氣供應系統中的站控系統實現良好的自我監控以及遠程監控，為天然氣輸送的穩定和安全提供保證，對于天然氣自控系統的進一步發展也具有重要的意義。

參考文獻

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[2] 廖道文.PLC控制系統的設計與應用[M].北京：清華大學出版社，2011.