PLC在天然氣輸送自控系統中的應用研究

黎燕（重慶氣礦工藝研究所，四川 成都610041）

現代工業體系逐漸完善，生產智能化水平進一步提升，PLC作為一種可編輯控制器可以通過對其應用，來提高生產服務水平與效率，提升用戶滿意度，促進企業良性發展。PLC 技術在深入應用的同時，一部分人對其在天然氣運輸自動化系統中的應用產生一點質疑，很大程度上限制了PLC技術進一步發展與推廣。

1 PLC相關概念分析

1.1 PLC概念

PLC 技術是可編程邏輯控制器的簡稱（Programm able Logic Controller），主要指通過相應科學設置來實現對生產過程控制與用戶命令執行。一般常見的PLC主要包括處理器、輸出接口、輸入接口、存儲器、電路等部分。在PLC中包含了通信模塊與功能模塊兩大部分。PLC 工作模式主要分為停止模式與運行模式兩種。在運行模式中，PLC會通過內部處理—相關信息操作—輸入信息處理—相關程序執行—輸出處理—內部處理這一程序，形成一個有五個階段處理閉環，實現循環工作。在PLC 循環工作中，不同環節承擔著不同職責，其中內部處理則主要負責對PLC硬件進行檢查、監視定時等工作。程序處理環節則主要負責按照一定順序，對程序進行掃描，并根據寄存器中采樣結果進行邏輯運算，完成相應程序設定。

1.2 PLC特點

PLC技術特點明顯，對于提升天然氣輸送自控水平意義深遠：第一，與傳統電氣控制相比，PLC 技術抗干擾能力更強，可以將集成電路優勢發揮出來，利用隔離模塊設計，減少彼此之間干擾，提升自控系統抗干擾能力。第二，PLC 技術可以及時預報故障。PLC技術技術可以對自身運行情況進行檢測，發現自身運行故障時，還會及時報警，方便相關技術人員針對故障及時進行相應處理，確保自控系統安全平穩運行。第三，有利于機電一體化實現。PLC設備相對比較輕，操作起來比簡單方便，可以更為高質量將自動化技術與計算技術相融合，提升自控系統智能化水平，提升天然氣輸送控制質量。且PLC技術編程方式相對比較簡單，為后期相關系統進一步開發提供便利。第四，PLC 技術應用范圍廣泛。PLC 技術可以應用與多種不同類型的自控系統之中，為整體天然氣自控系統性能提升提供一定保障。

2 天然氣輸送自控系統中PLC應用分析

2.1 PLC技術配置設計

相關設計人員可以通過PLC技術設計與優化，實現天然氣輸送控制，提升天然氣輸送自控水平，確保天然氣輸送質量與安全。利用PLC 技術進行天然氣管道輸送控制主要是通過數據采集、集成接口管理、指示燈等邏輯功能設計來實現。設計人員可以根據實際天然氣輸送情況，結合PLC技術五種語言模塊設計，優化天然氣運輸總控系統，實現自動控制輸送目的，提升天然氣輸送自控水平。在運用PLC 技術進行天然氣輸送控制同時，時刻監視設備具體情況，對輸送管道等進行嚴格控制，以確保自控水平[1]。除了正常運行需要進行監控之外，對于備用機運行安全也要進行監控，確保備用機狀態良好，一旦主機發生故障時可以實現無縫對接，確保天然氣輸送自控質量，提升天然氣運輸安全性。

2.2 天然氣輸送自控

相關技術人員可以通過PLC邏輯設計，實現對天然氣輸送自控，提升自控系統的準確性與控制多樣性。一般在應用中往往會選用LK210、最小值大于8M、RS232-485 串行接口與自由接口、冗余Profibus-DP總線接口兩個、以太網接口兩個等，以實現對自控系統多樣化控制。在PLC使用過程中需要保持與GPS協調一致，在時間標簽上要達到毫秒級別，應用24VDC 冗余電源，確保數據處理時間上精準性，確保自控質量。另外，要選擇正確輸出與輸入模塊。模塊必須具備自我檢測能力與抗浪涌能力，確保運用安全。輸出與輸入模塊要選擇可以拔電或者充電工作模式，提升使用的便利度。

2.3 通信功能設計與實現

利用PLC技術可以完善天然氣輸送自控系統，完善通信自控系統。PLC可以對工作中網絡設備具體情況進行檢測，一旦發現系統中出現故障，及時作出反饋，實現天然氣輸送自控系統通信功能，提升天然氣自控系統質量。PLC技術主要通過與IOS/IEEE 通信指標向對應的通信系統，滿足標準化通信需求，實現遠程I/O 接口與通信接口多種形式操作，實現天然氣輸送自控系統通信功能，提升自控系統質量[2]。

3 應用案例分析—N化工廠天然氣輸送自控系統

3.1天然氣輸送展站控系統功能

該天然氣運輸自控系統主要包括以下幾個功能：（1）生產管理與天然氣管道流量計算；（2）天然氣運輸趨勢、緊急事件預報、緊急事件處理顯示；（3）實時采集天然氣運輸相關生產與輸送現場數據；（4）對天然氣站內電動閥門進行遠程控制，調整閥門PID等；（5）對清管順序進行控制等。

3.2 PLC系統軟件與硬件設計

在PLC系統分析上，從該系統軟件設計與硬件設計兩方面入手。首先，軟件主要應用RSLinx 系統，確保該系統可以在計算機或者網絡上使用，并建立計算機與網絡通訊，設計圖形程序。其流程主要為開始—相關模擬量數據采集—將采集數據傳送—將模擬數據進行量化—相關閥門控制—自動收球—系統報警處理—流量計算—電源監視—氣體組分—結束。其中氣體組分分析上，由于受到外界影響較大，可能會出現誤差，因此利用PLC對組分進行判斷，若組分數值出現負數或者不在范圍內，那么本次分析數值不參與最終計算，組分值選擇距離控制最近準確組分值。PLC系統還涉及相應報警處理工程，一旦天然氣運輸過程中出現故障會第一時間進行報警，確保相關技術人員可以第一時間探查到系統出現故障，并及時做好相應處理工作，提升控制水平。電動閥門控制上采用兩種控制模式，遠程控制與就地控制，方便相關工作人員根據工作需要，適當對控制方式進行調整，提升天然氣輸送自控系統智能化水平。

其次，PLC系統硬件設置站內控制系統選擇I/O框架結構、處理器、遠程框架、通訊電纜、AGA計算模板等。處理器選擇上主要利用1785-L30B型32K內存、配置四個通訊端口、EEPROM內容模塊，對用戶程序文件進行備份與存儲。當處理中出現全部斷電又突然恢復等情況導致RAM 失效，可以通過EEPROM重新在RAM 內書寫正確程序，確保質量。I/O 模板與處理器選擇1771-P7電源，接在框架外部，確保自控系統質量。以太網模板選擇1785-ENET 模板，并將其與PLC 處理器相關連接，同時插入PLC 框架，實現以太網處理，但在IP 地址設計上要設定惟一地址。天然氣流量計算系統則主要采用2100-AGA流量計算模板，同時對10路測量儀器參數進行調整，提升天然氣流量計算效率[3]。

4 結語

綜上所述，PLC在天然氣輸送自控系統中的應用比較廣泛，可以應用于技術配置設計、天然氣輸送自控、通信功能設計與實現等方面，提升天然氣輸送質量與水平，為企業發展提供有力保障。企業在設計中可以根據自身天然氣具體情況，參照N化工廠天然氣輸送自控系統設計方式，不斷優化自身天然氣自控系統，提升天然氣輸送控制水平，確保天然氣輸送質量，促進自身發展。