天然氣長輸管道中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用

王曉峰

【摘 要】計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息化技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了自動(dòng)化控制技系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用水平大幅度提升。目前，在天然氣長輸管道的管理與控制過程中，計(jì)算機(jī)與信息化系統(tǒng)相結(jié)合的自動(dòng)控制更是成為了其中的核心技術(shù)，再加上科學(xué)先進(jìn)的管道控制系統(tǒng)的輔助應(yīng)用有效地實(shí)現(xiàn)了在天然氣長輸管道輸送過程中對各項(xiàng)參數(shù)的采集、分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對天然氣輸送監(jiān)控與系統(tǒng)化操作控制，進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)化管理，大幅度提升了當(dāng)今天然氣在長距離管道輸送中的效益。以編程的方式實(shí)現(xiàn)了對各類電力設(shè)備的控制是PLC系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)所在，以數(shù)據(jù)庫管理與中央處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對天然氣在長輸管道中的流量計(jì)量，以及對工藝流程的控制。在天然氣長輸管道的輸送管理過程中，PLC系統(tǒng)具備較為明顯的功能優(yōu)勢，因而在當(dāng)今天然氣輸送管理過程的自動(dòng)控制中得到了極為廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】天然氣長輸管道；PLC系統(tǒng)；應(yīng)用

1 PLC系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 PLC系統(tǒng)性能分析

在天然氣長輸管道的輸送過程中，PLC系統(tǒng)可以按照管道需求進(jìn)行自動(dòng)化控制，較好地滿足了長輸管道設(shè)備系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定要求，實(shí)現(xiàn)了對天然氣在長距離輸送過程的有效監(jiān)管和調(diào)控。在天然氣長距離輸送過程中，PLC系統(tǒng)的應(yīng)用有效提升了天然氣輸送、管理、控制的現(xiàn)代化與信息化水平。一般來說，天然氣類企業(yè)在進(jìn)行長輸管道輸送管理過程中，都會(huì)選擇設(shè)定一個(gè)綜合調(diào)度中心，并將PLC系統(tǒng)功能有效地融入其中，通過加設(shè)終端設(shè)施和遠(yuǎn)程操控來對天然氣的輸送線路進(jìn)行分輸、截?cái)嗟瓤刂婆c管理。天然氣長輸管道的PLC系統(tǒng)主要通過對硬件設(shè)施管理的信息化，利用應(yīng)用程序來對輸送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的調(diào)度、監(jiān)控。PLC系統(tǒng)的應(yīng)用在自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過系統(tǒng)處理、整合之后，反饋至綜合調(diào)度中心，管道監(jiān)管人員通過對相關(guān)參數(shù)變化的監(jiān)控進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各個(gè)管道節(jié)點(diǎn)的有效控制。綜合調(diào)度中心通過對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的使用。進(jìn)而將各個(gè)管道節(jié)點(diǎn)有效地連接起來形成一個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，在優(yōu)化自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)的同時(shí)有效地提升了天然氣長距離管道的輸送管理效率。也就是說，PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道中的應(yīng)用，可以有效實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)管道電動(dòng)閥的遠(yuǎn)程控制和及時(shí)監(jiān)控，對于出現(xiàn)故障線路能夠及時(shí)地進(jìn)行切斷、密封，防止天然氣泄漏和故障擴(kuò)大，充分保障了天然氣類企業(yè)的運(yùn)營效益與運(yùn)營安全。

1.2 PLC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

一般而言，PLC系統(tǒng)天然氣長輸管道輸送過程中的應(yīng)用，主要由三大部分組成，分別是調(diào)壓站、計(jì)量站以及PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是整個(gè)PLC系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，是天然氣長距離輸送得到高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行的技術(shù)保障。目前，大多數(shù)使用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的天然氣輸送不但可以有效地實(shí)現(xiàn)處理器的熱備冗余，而且接口還具備較好的兼容能力。依托于硬件設(shè)備的外接信息化使得PLC系統(tǒng)可以對多種邏輯運(yùn)算進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對整體天然氣長距離輸送過程的自動(dòng)化控制。例如調(diào)壓站主要是為了實(shí)現(xiàn)對管道輸送過程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的有效監(jiān)控與管理，而通過PLC系統(tǒng)的綜合調(diào)控作用能夠有效地實(shí)現(xiàn)對輸送網(wǎng)絡(luò)各類參數(shù)的采集、反饋，進(jìn)而提升了調(diào)壓站的反應(yīng)效率。一般來說，調(diào)壓站按照功能的不同可以劃分為中低壓、中中壓以及高中壓調(diào)壓站等類型，而且對于不同區(qū)域，所使用的調(diào)壓站性能與與工作模式都有所區(qū)別。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中的站控功能可以緊密地迎合使用需要來對天然氣輸送過程的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效地整合處理，最終以圖表等直觀方式反饋給使用者，便于對天然氣輸送的調(diào)度、監(jiān)控與管理。

2 天然氣長輸管道中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用

站控系統(tǒng)是PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道中的應(yīng)用核心所在。在站控系統(tǒng)中進(jìn)行輸氣場站和調(diào)壓站的設(shè)置，都是為了更好地實(shí)現(xiàn)功能的多元化，以滿足不同使用者的需求，站控系統(tǒng)功能也正是PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道應(yīng)用的體現(xiàn)。通常來說，PLC系統(tǒng)主要是借助站控系統(tǒng)進(jìn)而在天然氣長輸管道管理中發(fā)揮作用。我國的天然氣類企業(yè)為了將西部的天然氣輸送到工業(yè)區(qū)或城鎮(zhèn)上就必然要建設(shè)長距離輸送管道，這些管道通常要建設(shè)在人煙稀少的地方，這就給天然氣管道的維護(hù)、管理帶了極大困難。天然氣類企業(yè)要對當(dāng)前天然氣管道的分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況為建設(shè)高效的輸送管道站控系統(tǒng)選擇一個(gè)較為合適的位置，從而對管道輸送情況進(jìn)行有效監(jiān)控。PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道的管理中主要是用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、分析，然后將相關(guān)的天然氣輸送數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到綜合調(diào)度中心，然后根據(jù)調(diào)度中心反饋的指令進(jìn)行相關(guān)自動(dòng)化操作，并且PLC系統(tǒng)在站控系統(tǒng)出現(xiàn)暫時(shí)性故障時(shí)也能夠獨(dú)立地完成數(shù)據(jù)的采集與相關(guān)的監(jiān)控工作，從而確保天然氣輸送的安全、穩(wěn)定。

2.1 天然氣站控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

輸氣場站以及相對應(yīng)的調(diào)壓站是PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道中綜合調(diào)度中心應(yīng)用的兩大站控系統(tǒng)。在對站控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的基層工作人員站點(diǎn)與工程師工作站點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)配置與PLC對應(yīng)的通信設(shè)施等。站控系統(tǒng)可以較為獨(dú)立地完成對站點(diǎn)所負(fù)責(zé)地區(qū)的天然氣輸送過程所產(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與管控，并將其有效傳遞到綜合調(diào)度中心，進(jìn)而根據(jù)調(diào)度中心下達(dá)的指令對天然氣的調(diào)度進(jìn)行管理。從對站控系統(tǒng)的綜合調(diào)度中心進(jìn)行設(shè)計(jì)方面來看，為了能夠及時(shí)地對長輸管道和相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視管理，必須根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置兩臺(tái)以上數(shù)量的監(jiān)控工作站。即使綜合調(diào)度中心的設(shè)備出現(xiàn)故障，PLC系統(tǒng)也可以獨(dú)立地完成對管道輸送的監(jiān)管。從安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)角度來看，為了實(shí)現(xiàn)對管道輸送過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，應(yīng)在工藝區(qū)、安全區(qū)以及調(diào)壓區(qū)等地方設(shè)計(jì)合理的視頻監(jiān)控設(shè)備與紅外感應(yīng)器，同時(shí)還要將監(jiān)控設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，設(shè)定定時(shí)向綜合調(diào)度中心傳輸相應(yīng)時(shí)間段的信息數(shù)據(jù)。工程師站則要及時(shí)地對各個(gè)輸氣站站和相對應(yīng)的調(diào)壓的天然氣輸送參數(shù)進(jìn)行有效的采集、分析，同時(shí)檢測各類電子信息化設(shè)備的有效性，確保實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)和電力設(shè)備的綜合監(jiān)管。

2.2 天然氣站控系統(tǒng)中PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在天然氣PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)如何滿足對熱備冗余能力需求來對站控系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保所設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備以太網(wǎng)端口與冗余總線端口的數(shù)量滿足使用要求，以及確保對于其他協(xié)議的串行端口也可通用，保障硬件設(shè)備能夠充分滿足各種繁雜邏輯的運(yùn)算所需，以及具備對天然氣長輸管道輸送過程的控制能力。站控系統(tǒng)是PLC系統(tǒng)在天然氣長距離輸送管道中應(yīng)用的主要體現(xiàn)，完備的站控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以很好地對輸送過程以及站點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行綜合監(jiān)控，高效率地完成與綜合調(diào)控中心的數(shù)據(jù)對接、交換，可見要確保PLC系統(tǒng)在天然氣長輸管道中自動(dòng)控制能力，必須要對站控系統(tǒng)進(jìn)行完備設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

實(shí)踐證明，天然氣長輸管道輸送中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用對于提升天然氣管道輸送效益有著極高的應(yīng)用價(jià)值，能夠?qū)μ烊粴庠谳斔瓦^程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，及時(shí)采取有效措施，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對天然氣長輸管道運(yùn)行的綜合監(jiān)控，提高了其安全性與穩(wěn)定性，在技術(shù)層面與管理層面都充分滿足了使用者的多元化需求。

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（作者單位：新地能源工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)分公司）