PLC在天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸中的應(yīng)用

王鈺 劉劍曄（江西省天然氣有限公司，江西南昌 330096）

PLC在天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸中的應(yīng)用

王鈺 劉劍曄（江西省天然氣有限公司，江西南昌 330096）

管道是天然氣能源的主要運(yùn)輸方式，相比其他運(yùn)輸方式而言，不僅更適合天然氣的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)具有運(yùn)輸距離長(zhǎng)、投資少、安全穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)勢(shì)。上世紀(jì)90年代以來，為了進(jìn)一步發(fā)揮長(zhǎng)輸管道在天然氣能源運(yùn)輸中的優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化管道運(yùn)輸成為行業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，其中，PLC作為天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸管理中的主要模塊具有舉重輕重的作用。

長(zhǎng)輸管道；天然氣運(yùn)輸；PLC模塊；自動(dòng)化管道

隨著近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及現(xiàn)代工業(yè)化體系的不斷完善，全社會(huì)對(duì)能源的消費(fèi)需求越來越旺盛，同時(shí)呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。相比煤炭和石油資源而言，天然氣的特殊性質(zhì)無法通過常規(guī)形式進(jìn)行高效率運(yùn)輸，而通過管道可以完美的解決這一問題；長(zhǎng)輸管道可以有效減少?gòu)漠a(chǎn)地到使用地的距離（直線距離），同時(shí)減少天然氣在運(yùn)輸過程中的損耗，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，對(duì)我國(guó)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用。

1 天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸模式的必要性

天然氣能源的用途廣泛性決定了巨大的市場(chǎng)消費(fèi)群體，無論是自然開采還是人工煉制的天然氣資源，都需要解決從產(chǎn)地到使用地的運(yùn)輸問題。天然氣是一種氣體能源，在常溫常壓下運(yùn)輸需要消耗大量的成本，因此采取管道運(yùn)輸是最佳的選擇。

我國(guó)的天然氣運(yùn)輸管道建設(shè)發(fā)展很快，截至目前全國(guó)天然氣管道長(zhǎng)度已經(jīng)累計(jì)達(dá)到6.2萬千米，根據(jù)我國(guó)是有規(guī)劃總院油氣管道研究所的數(shù)據(jù)顯示，2015年這一數(shù)字將會(huì)達(dá)到10萬千米，并形成了龐大的天然氣運(yùn)輸管網(wǎng)；隨之而來的問題是如何有效地進(jìn)行管理。

面對(duì)龐大的天然氣運(yùn)輸管網(wǎng)，以來人工力量進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)是很不科學(xué)的，由此人們提出了自動(dòng)化管道的運(yùn)作模式。通過遠(yuǎn)程控制設(shè)備，可以在人機(jī)操作界面便捷地進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制閥門，并實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)管道的故障檢查；天然氣自動(dòng)化管道建設(shè)工作目前已經(jīng)全面展開，并取得了一定的成果，研究者引入了PLC作為系統(tǒng)核心裝置，對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化要求發(fā)揮了事半功倍的效果。

2 天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸模式中PLC的應(yīng)用

2.1 PLC概述

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，嚴(yán)格意義上說，是屬于電子元件中可編程的控制器種類，在可嵌入設(shè)備中發(fā)揮邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)計(jì)算、時(shí)鐘控制等功能，具有非常廣泛的應(yīng)用環(huán)境；用于天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸管理模塊的PLC有所不同，它屬于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)種類，這意味著在可編程邏輯控制器內(nèi)部具有中央處理元件，同時(shí)包括電源、I/O接口、功能觸發(fā)模塊、通信模塊，根據(jù)實(shí)際需要的不同，PLC的存儲(chǔ)器分為兩種，即內(nèi)部系統(tǒng)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

PLC在天然氣自動(dòng)管道運(yùn)輸模式中應(yīng)用有較大的優(yōu)勢(shì)，整個(gè)構(gòu)成體系較為簡(jiǎn)單，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上便于假設(shè)，模塊功能簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，便于隨時(shí)更換，可操作性較強(qiáng)。

2.2 PLC配置

天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸模式下的信息量不大，除了必要的通訊模塊之外，其他的主要有指令模塊、運(yùn)算模塊、控制模塊等構(gòu)成。國(guó)內(nèi)5000千米以上的天然氣運(yùn)輸通道中，采用PLC的中央處理器標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)K210，要具備良好的熱備冗余功能，內(nèi)存不低于8兆。

通信模塊是PLC的關(guān)鍵構(gòu)成部分，可采用modbus協(xié)議下的RS232-485串行接口，以及冗余PRO-DP總線接口，如果距離過長(zhǎng)或保險(xiǎn)起見，可以采用自由接口匹配RJ-45接頭。

使用24-36v弱電系統(tǒng)，對(duì)I/O接口進(jìn)行模擬量測(cè)試，其要求是滿足GPS一致性。PCL的輸入和輸入模塊都是通過電纜通訊的，根據(jù)管道環(huán)境的需要，可以設(shè)置防熱抗壓模塊。

2.3 PLC通訊

PLC具有強(qiáng)大的通訊能力，這是可編程邏輯器傳輸介質(zhì)對(duì)等要求的體現(xiàn)。一般情況下，施工單位會(huì)采用雙絞線（或超五類線Ⅲ），傳輸信號(hào)為邏輯信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，不存在信息衰減或丟失的情況，基于這種模式，對(duì)等的人機(jī)操作界面可以快速響應(yīng)故障機(jī)制。

3 PLC對(duì)天然氣自動(dòng)化管道的保護(hù)功能

3.1 控制保護(hù)功能

基于PLC的總線系統(tǒng)中分布了大量接口，便于對(duì)管道溫度、壓力、腐蝕等情況驚醒收集，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)識(shí)別的數(shù)據(jù)?？刂浦行模ㄕ{(diào)度中心）根據(jù)PLC總線反饋的警報(bào)信號(hào)，可以快速判斷異常區(qū)域或異常管段，在第一時(shí)間通過遠(yuǎn)程控制手段進(jìn)行中斷，避免發(fā)生大的安全事故。

3.2 維護(hù)提示功能

PLC的維護(hù)保護(hù)功能體現(xiàn)在輸入口和輸出口的電力部分，通過額外添加的保險(xiǎn)絲來控制固定范圍內(nèi)的電壓，電流或電壓異常后自動(dòng)采取切斷措施，防止模塊被損壞。這一功能也同樣給內(nèi)部人員信號(hào)缺失提醒，便于對(duì)老化的設(shè)備進(jìn)行更新。

4 結(jié)語

綜上所述，PLC在當(dāng)前天然氣自動(dòng)化管道運(yùn)輸管理中具有重要的作用，但從現(xiàn)狀來看，這一設(shè)備的潛力并沒有完全發(fā)揮出來，尤其是針對(duì)管道故障檢測(cè)的方面，還有很大的功能可以挖掘。隨著我國(guó)天然氣管網(wǎng)的不斷擴(kuò)大和完善，PLC也應(yīng)該擺脫獨(dú)立管道管理的模式，形成系統(tǒng)化運(yùn)行體系，為保護(hù)天然氣管道安全和提高運(yùn)輸效率做出貢獻(xiàn)。

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