站控PLC系统在天然气长输管线上的应用

2022-09-11

一、前言

长输管线全线采用以计算机为核心的监控和数据采集 (SCADA——Supervisory Control and Data Acquisition) 系统, 完成管道输送工艺过程的数据采集、监视控制、操作预测、优化运行、调度和管理等任务。一般全线设置调控中心一座, 在首站、分输站及末站设置站控PLC系统, 远控线路截断阀室设置远程终端装置。站控PLC系统即可编程控制器可以通过存储器进行一定的逻辑运算、时间控制、顺序控制和流量计算等诸多指令操作, 已广泛应用于各种系统部件的自动操作控制方面。天然气长输管线的参数和工作状态对天然气等能源的输送、调节、使用等至关重要, 采用站控PLC系统可以及时对管线的工作状态进行监控和调节, 实现自动控制。并具有体积小、集成度高、功能多、控制能力强及可靠性好等诸多优势, 目前已广泛应用于天然气长输管线系统的自动控制方面。

二、站控PLC系统

1. 站控PLC系统的功能

天然气长输管线站控系统的核心是PLC系统, 根据站场控制的复杂程度也可以单独设置符合IEC61508不低于SIL2等级的ESD系统。站控系统通过PLC对沿途监控和收集的关于管线的工作运行参数进行自动计算和处理, 同时将结果反馈给调控中心以便操作员进行分析监控。调控中心利用网络数据链将各站控系统连接起来, 以便对长输管线的工作状态统一进行管理和实时控制。这样就极大的简化了控制系统结构, 提高了控制效率。例如, 如果天然气长输管线的某一路段发生燃气泄漏情况。这时与之相邻的最近的管线状态监控装置可以马上感知管道的压力及天然气流量发生异常, 同时立即将监测数据发送给站控系统。此时, 站控系统中的PLC就会对反馈数据信息进行运算分析, 评估故障等级及进一步处理措施情况, 必要时通过远程控制站内电动阀对故障管线段实行截断密封处理。同时, 将分析处理结果反馈给调控中心, 以便下一步工作的展开。

2. 站控PLC系统的组成

站控PLC系统主要是由PLC控制系统、调压站和计量站组成的。其中PLC系统作为站控系统的核心, 其功能的稳定、强大与否直接关系整个系统的工作性能和可靠性。长输管线的PLC系统一般采用AB公司的Control Logix系列和施耐德公司的Quantum系列产品, 此类CPU模块具有强大的功能, 不仅能够实现处理器的热备冗余, 还有很好的接口兼容系统, 便于PLC后期功能的扩展。例如, 其拥有两个以太网接口、两个总线接口、基于mod bus通信协议的串行接口RS232。因此通过外接设备支持, PLC系统可以进行各种复杂的逻辑运算和过程控制, 这相当于站控系统的大脑中枢。而调压站作为PLC系统的调控对象, 则担当了手臂的角色。其主要功能是在PLC系统的调控下, 对传输管网的压力进行直接调节控制。根据调压前后管道天然气的压力大小, 可以将调压站分为中低压、中中压和高中压等几种类型。跟变电站一样, 天然气输送管线沿途不同地区的调压站的调压能力、调压方式也有所不同。例如, 在进行长距离输送的时候, 要求调压站调压能力强、功率大、效率高;而在居民区或工业生产区等直接消耗天然气的地方, 则要求适用性好、可靠性高。PLC作为控制系统, 其只有与调压站协同工作, 才能确保天然气在长输管线中的安全可靠传输, 人们生产生活的能源需求才能得到可靠保障。

三、应用分析

PLC在天然气长输管线上的应用主要是通过站控系统来实现的。燃气公司为了将西部地区的天然气输送至城市居民和工业区, 需要架设长距离的输送管线。而这些管线所穿过的经常是人烟罕至, 气候环境复杂的区域。因此, 如果使用人力对燃气输送管道的工作状态进行监测及后期维护修理就比较困难。这时, 一般会按照燃气输送管道的分布情况, 在其沿途的合适位置设置一个输送管线站控系统。该站控系统主要由监控计算机、测量仪表、PLC以及通信设备等组成。其中PLC负责分析收集的数据信息, 并通过标准MODBUS与站内其他设备进行通信。同时, 它还能将有关的数据信息及时传递至调度中心, 并接受其调控指令进行动作。即使站控系统的监控计算机发生故障, 无法正常监控收集的数据, PLC也能独立完成数据分析及远程调度任务, 使站控系统的可靠性得到保障。

四、总结

经过长期的实际应用发现, 站控PLC系统能够很好的实现对天然气长输管线工作状态的及时有效监控。同时, 通过远程调控可以快速对输送管线上的一些突发故障进行反应。这进一步增强了天然气长距离输送的可靠性和稳定性, 使人们生产生活中对天然气能源的需求得到保障。由于具有体积小、集成度高、功能多、控制能力强及可靠性好等诸多优势, 目前站控PLC系统已经广泛应用于天然气长输管线系统的自动控制方面。

摘要：可编程控制器 (以下简称PLC) 具有体积小、集成度高、功能多、控制能力强及可靠性好等诸多优势, 目前已广泛应用于天然气长输管线系统的自动控制方面。本文主要介绍了PLC的功能以及使用特点, 同时结合其在天然气输送自控系统中的实际应用情况, 对其具体应用进行了相应分析。

关键词：天然气输送,PLC系统,应用