和利時LK系列PLC在天然氣站控系統(tǒng)中的應(yīng)用
1 引言
新余燃?xì)庥邢薰纠弥惺按鈻|送”氣源為新余市的城市居民和工業(yè)用戶供應(yīng)天然氣。根據(jù)天然氣管網(wǎng)分布，在整個天然氣管線上設(shè)置不同規(guī)模的站控系統(tǒng)。所謂站控系統(tǒng)是天然氣管線監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控站。該項天然氣利用工程的監(jiān)控系統(tǒng)是有人值守的站控系統(tǒng)和安防系統(tǒng)，包括城市門站和調(diào)壓站兩個子站。這兩個子站與新余燃?xì)庥邢薰粳F(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，工藝參數(shù)可以實時傳輸?shù)叫掠嗳細(xì)庥邢薰粳F(xiàn)有的調(diào)度中心。
設(shè)在長距離輸氣管線與城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)交接處的燃?xì)庹{(diào)壓計量設(shè)施被稱為城市門站，其自控系統(tǒng)被稱為站控系統(tǒng)，主要由監(jiān)控計算機(jī)、PLC、儀表、變送器和通訊設(shè)備組成。城市門站是城市天然氣供氣系統(tǒng)的起點和關(guān)鍵場站，集成了眾多功能，可以完成就地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。站控系統(tǒng)的PLC采用和利時LK系列大型PLC，支持雙機(jī)冗余、電源冗余、以太網(wǎng)冗余和總線冗余。城市門站的PLC與站內(nèi)第三方設(shè)備的通訊采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊。城市門站與調(diào)度中心的通訊采用光纖通訊，并且還采用無線通訊進(jìn)行備份。
調(diào)壓站是城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中自動調(diào)節(jié)并穩(wěn)定管網(wǎng)中壓力的設(shè)施，其自控系統(tǒng)也被稱為站控系統(tǒng)。按照燃?xì)膺M(jìn)出口管道壓力的不同，調(diào)壓站可分為高中壓調(diào)壓站、中中壓調(diào)壓站、中低壓調(diào)壓站等。按服務(wù)對象的不同，調(diào)壓站又分為供應(yīng)一定范圍的區(qū)域調(diào)壓站和為單獨(dú)建筑物或工業(yè)企業(yè)服務(wù)的用戶調(diào)壓站。
在站控系統(tǒng)中，無論是城市門站還是調(diào)壓站，都是為了實現(xiàn)為城市居民及工業(yè)用戶提供穩(wěn)定的供氣而設(shè)置的。站控系統(tǒng)對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析、存儲，并以圖形和報表的形式反應(yīng)給調(diào)度人員，同時向調(diào)度中心發(fā)送相應(yīng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)。
2 天然氣站控系統(tǒng)設(shè)計
2.1 天然氣站控系統(tǒng)的總體設(shè)計
新余燃?xì)庥邢薰咎烊粴饫霉こ痰恼究叵到y(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示，包括城市門站和調(diào)壓站兩個站控系統(tǒng)。
圖1 天然氣站控系統(tǒng)總體設(shè)計
站控系統(tǒng)包括操作員工作站、工程師工作站、PLC和通訊設(shè)備等。站控系統(tǒng)可以獨(dú)立完成對所在站場的數(shù)據(jù)采集和控制，同時還可以將有關(guān)信息傳輸給調(diào)度控制中心，接受其下達(dá)的命令并執(zhí)行。在站控系統(tǒng)的調(diào)度室設(shè)置2臺監(jiān)控工作站，實時監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況。如果調(diào)度室監(jiān)控計算機(jī)發(fā)生故障，PLC可以獨(dú)立工作。安防系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)和紅外對射報警系統(tǒng)。在城市門站區(qū)域，共設(shè)置6臺攝像機(jī)，其中2臺安裝在工藝裝置區(qū)，4臺安裝在安全區(qū)。在調(diào)壓站區(qū)域，共設(shè)置11臺攝像機(jī)，其中6臺安裝在工藝裝置區(qū)，5臺安裝在安全區(qū)。安防系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，執(zhí)行總調(diào)度中心發(fā)送的指令，向總調(diào)度中心發(fā)送帶時間標(biāo)志的實時數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信管理。
工程師工作站的主要功能是對城市門站及調(diào)壓站的工藝變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，對電力設(shè)備及其相關(guān)變量進(jìn)行監(jiān)控，對可燃?xì)怏w進(jìn)行監(jiān)視和報警，顯示動態(tài)工藝流程，顯示各種工藝變量、其他有關(guān)參數(shù)和報警一覽表，對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存及處理，顯示實時趨勢曲線和歷史曲線，實現(xiàn)流量計算、流量控制、壓力控制、邏輯控制、聯(lián)鎖保護(hù)、打印報警、事件報告以及生產(chǎn)報表等。
2.2 天然氣站控系統(tǒng)的PLC配置
新余燃?xì)庥邢薰咎烊粴饫霉こ痰奶烊粴庹究叵到y(tǒng)的PLC配置如圖2所示。站控系統(tǒng)選用和利時公司的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代控制器LK系列PLC，CPU采用LK系列中最高端的LK210，具有熱備冗余的功能，并具有2個以太網(wǎng)接口、2個冗余的Profibus-DP總線接口、1個支持自由口協(xié)議和Modbus協(xié)議的RS232串行接口、1個支持自由口協(xié)議和Modbus協(xié)議的RS232/485串行接口，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制邏輯和大量的過程控制。
圖2 天然氣站控系統(tǒng)的PLC配置
表1 城市門站站控系統(tǒng)I/O點統(tǒng)計
表2 調(diào)壓站站控系統(tǒng)I/O點統(tǒng)計
表3 城市門站站控系統(tǒng)PLC配置
表4 調(diào)壓站站控系統(tǒng)PLC配置
3 結(jié)論
本文介紹了和利時公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的LK系列PLC在天然氣站控系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用LK系列PLC實現(xiàn)了站控系統(tǒng)的各種功能，分別完成就地和遠(yuǎn)程的監(jiān)控。通過VPN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了站控系統(tǒng)與調(diào)度中心的對接和數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)自運(yùn)行以來，控制功能穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行良好，充分驗證了LK系統(tǒng)PLC的優(yōu)良性能。
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