站控PLC系統在油氣管道輸送中的應用

孫 超，楊國峰，高銳強，李 慧

（廊坊開發區中油龍慧自動化工程有限公司，河北廊坊 065000）

站控PLC系統在油氣管道輸送中的應用

孫 超，楊國峰，高銳強，李 慧

（廊坊開發區中油龍慧自動化工程有限公司，河北廊坊 065000）

在油氣管道輸送領域，利用自動化系統對整個線路運行中的運行參數實現監控尤為重要，其直接關系到管道傳輸的安全性及穩定性。本文以西氣東輸二線管道工程為背景，對油氣管道中的站控PLC系統進行研究，以單個場站控制系統為研究對象，描述其系統架構及軟件設計等。

PLC；油氣管道；監控系統

1 引言

管道輸送以其經濟，可靠等優勢，已成為我國目前最主要的油氣輸送方式，在國民經濟發展中起著極其重要的作用。然而，油氣管道線路長（數千公里，閥室數百個）、輸送強度大、地形復雜、且易受氣候變化影響，這對油氣管道輸送過程的運行、管理與監控提出了很大的挑戰。

油氣管道站控PLC系統是指利用各種自動化監測儀表、控制設備等，對油氣管道運輸中的參數進行監測，并對現場設備進行調節和管理。其目的是在保證安全的情況下，用最經濟的方式、最快的手段，將油氣產品輸送至用戶手中。此外，自動化系統還可以降低勞動程度，節省開支和提高環境水平。

2 站控PLC系統設計分析

2.1 站控PLC系統功能分析

（1）對進站、出站和站內所有電動閘閥開關控制及狀態監視。顯示電動閥門的開關狀態，并在需要時，控制相應的電動閥門。

（2）管線流量調節功能。通過調節閥及變頻器，調節管線流量及管線壓力。

（3）對進出場站，以及場站內部管線的溫度、壓力、流量進行監測。

（4）報警功能。當輸油氣管線內參數超過系統設置的閾值時，系統自動產生聲光報警。

（5）數據傳輸功能。向調度中心傳輸模擬量、數字量以及視頻信號，實現在調度中心對現場數據的遠程數據采集與控制。

2.2 總體結構設計

系統采用層式控制結構，包括輸油氣站現場的設備層、PLC現場的控制層、上位機的監控層，具體如圖1所示。

（1）場站現場設備層：包括壓變、溫變、流量計算機、電動執行器、泵、調節閥、變頻器等現場儀表設備，主要完成對輸油氣站輸送流程中各現場參數的監測、油氣管線閥門的開關及管線流量、壓力的調節。

（2）PLC現場控制層：主要由PLC控制器構成，主要完成對現場數據的實時采集并上傳給上位機監控系統，并根據監控系統的要求控制電動閘閥、調節閥、外輸泵、變頻器開關及泵等現場設備。PLC可連接普通的IO設備，也可連接現場總線設備，PLC可通過擴展模塊進行擴展。

多個PLC之間可以互相通信，多個PLC和工作站，以及相關的現場設備共同組成控制網絡，PLC與上位系統的通信支持冗余。

圖1 站控PLC系統總體結構

（3）上位機監控層：由工作站及相關軟件組成，工作站是一臺常規的工業控制計算機，也可以是一臺普通的計算機，主要完成對輸油氣站參數畫面的動態顯示、參數顯示、報警提示、數據查詢等功能。

3 監控系統軟件設計

3.1 系統軟件模塊功能

系統軟件功能模塊主要由六大部分組成，包括：控制中心系統、數據報表系統、數據庫系統、用戶管理系統、報警系統、數據趨勢系統。這六大功能模塊構成整個監控系統的核心部分。軟件結構如圖2所示。

圖2 站控PLC系統監控軟件結構

（1）監控中心模塊，采用靜態圖形和動態畫面相結合的方式，形象、直觀的反映系統的結構與運行狀態，實時刷新各站的油氣溫度、壓力等模擬量。

（2）數據趨勢模塊，趨勢曲線直觀地描述數據隨時間的變化關系，包括實時曲線和歷史趨勢曲線。實時曲線是現場數據的圖形化表示，歷史趨勢曲線則記錄系統過去的數據信息，方便系統管理員對歷史數據及事件進行分析。

（3）數據報表模塊，既能實時反映系統生產情況，也能對長期的生產過程進行分析、統計，使管理人員能夠實時掌握和分析生產情況。

（4）數據庫管理模塊，是聯系上位機和下位機的橋梁。提供實時數據保存，數據查詢，數據輸出等功能。

（5）報警管理模塊，當參數的實際值超出其設定的報警范圍時立刻彈出報警畫面，并產生聲光報警，提醒管理員及時處理。

（6）用戶管理模塊，是為了保證正常監控的需要，防止誤操作造成重大事故，明確操作人員的職責范圍，同時兼顧軟件本身的安全性，防止非操作人員誤操作。

3.2 系統軟件工作流程

在油氣管道站控PLC系統中，由于現場環境惡劣，站場常常要做到無人監守，這就需要監控軟件全天候工作，故而需要采用輪詢的方式讓PLC系統自動進行現場數據的采集、現場設備的控制、數據的遠程通信，當有報警事件產生時，根據報警級別及時提示管理人員采取人工干預或由PLC直接進行緊急自處理，油氣管道站控PLC系統的監控端軟件工作流程見圖3。

圖3 站控PLC系統軟件工作流程圖

4 結束語

站控PLC系統在油氣管線中的應用，不但可以提高工作效率和管理水平，降低管線的運行成本，同時可以減少人為因素造成的不良影響，降低操作人員的工作強度，保證管線生產安全可靠。

[1]唐相凡.珠三角成品油管道SCADA系統應用[J].科技資訊，2011，（16）：102.

[2]馬榮所.淺析油氣管道中SCADA系統的應用[J].數字技術與應用，2012，（07）：94-95.

[3]楊海燕.長輸油管道站場監控系統的研究[D].成都：西南石油大學，2014.

[4]余峰.油氣管道閥門遠程監控系統研究與實現[D].武漢：華中科技大學，2006.

[5]王文平.SCADA系統在長輸油管道系統中的應用[J].電子元器件應用，2012（Z1）：51-56.

PLC Station Control System Applications in the Oil and Gas Pipeline

Sun Chao，Yang Guo-feng，Gao Rui-qiang，Li Hui

In the field of oil and gas pipeline，using the automation system to realize the process parameters in the operation of the whole line monitoring becomes more and more important.It is directly related to the safety and stability of pipeline transmission.With the second West East Gas Pipeline Project as background，research on oil and gas pipelines with the PLC system.With the single station control system as the research object，describe the system architecture and software design.

PLC；oil and gas pipelines；monitoring system

TE973；TP273

A

1003–6490（2016）04–0044–02

2016–04–16

孫超（1986—），男，河北廊坊人，工程師，主要從事油氣儲運自動化行業軟硬件研究工作。