PLC控制器在天然气管道运输的应用

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摘要：天然气是人们日常生活当中的一个重要组成部分，它是一种气体形态的物质，为了可以实现天然气长距离的运输，一般会应用管道运输的方式。所以，在全国范围之内对运输管道进行铺设，便能够使其安全有效地流通到各个区域，不仅能够节约时间成本，还十分方便快捷。随着不断发展的现代化科学技术水平，其在长距离的运输方面，也逐步实现了自动化的运输。而plc作为一项重要的自动化技术，其在管道运输当中的应用，逐渐得到快速地普及与发展。为此，文章具体分析了在天然气管道运输中PLC控制器的应用，并详细地说明其在天然气管道运输中的具体运用，以此来表明其对天然气管道运输发挥的重要作用与价值。

关键词：PLC控制器；天然气；管道运输

近些年以来，我国的经济发展水平不断提高，人们对于能源需求量在显著增加，导致煤炭、石油等燃料资源消耗量加剧，总量也在不断地缩减。因为我国的人口基数较大，为此一般每日平均需要消耗上百吨的燃料，有时甚至会消耗上千吨的燃料，继而导致燃料资源变得愈发紧缺。当前，各类燃料在开采、运输及深加工方面，都会消耗大量时间，在不同程度上都不能够更好地满足现代社会发展所需[1]。在这样的情况下，天然气燃料的出现，有效地解决了当前面临的资源短缺问题。现阶段，天然气已经成为我国最主要的一种燃料资源，其开采与运输，已经成为人们非常关注的一个问题。为了充分保障天然气管道具有安全且稳定的运输条件与环境，应该加大自动化管理力度，充分运用先进的技术手段及措施。PLC技术是一种先进的科学技术，能够在天然气管道运输当中，将监控的作用发挥出来，并完成程序控制与逻辑运算等诸多内容，以将运输的安全性全面提高。

1PLC控制器概述

PLC(可编程逻辑控制器)，它是拥有微处理机的一种数字化电子设备，用来进行自动控制的一种逻辑控制器，能够把控制指令随时地进行内存的加载储存并执行。其由控制器内部的CPU发出相应的指令，包括资料的内存、输入/输出单元、数字模拟等诸多单元模块组成，并在工业控制领域中，有着较为广泛的应用。该控制器的系统程序通常是在出厂之前，便已经完成初始化的状态，用户可以按照自身的实际需求，自行编辑出相应的用户程序，以对不同的自动化生产需求进行满足[2]。最初的PLC的功能，只是进行电路逻辑控制。因此，便将其称之为可编程逻辑控制器，之后随着科学技术的不断发展，这些在最初阶段，有着简单功能的计算机模块，又延伸出诸多功能，包括逻辑控制、时序控制，以及多机通信等，其命名也开始改成可图1PLC控制器编程控制器，但因为其简称缩写与个人电脑(personalcomputer)存在一定的冲突，加之长期以来的使用习惯，使得人们还是习惯性地应用其原来的称呼，并在专业的术语当中，依然使用PLC的缩写方式。PLC控制器如图1所示。

2PLC控制器在天然气管道运输中的应用优势分析

PLC的优势主要表现为三个方面：(1)完善的功能，较广的适用范围；(2)强大的应用便捷性，而且便于网络维护；(3)良好的抗干扰性能，有着较低的故障风险。其优势可以更好地满足天然气管道，在运输管理工作方面的相关要求。其所产生的流量参数，与其在运输中的质量及公司利益，有着密切的关系。在管道运输管理开展的期间，所使用到的监控管理装置，需要具有良好的流量监测方面的功能[3]。在运输天然气期间，这一装置需要经过动态监测天然气运输管道内部的流量参数，以便于工作人员更好地使用数据，并对流量进行精准的查询等。与此同时，可以对干扰源及时识别，以将异常的天然气运输情况的发生率降低。随着天然气管道网络规模的不断扩大，在其运输的时间段内，也会面对许多不同类型的干扰性因素。管理工作的开展，要求所选择使用的管理模式(管控装置)，可以及时地识别各个管道区域所产生的干扰源，并对有关的风险问题进行预警，以确保天然气能够高质量地进行传输。

3PLC控制器在天然气管道运输中的具体应用分析

3.1系统总体设计

在天然气输送工程当中的站控系统，其总体设计通常有两部分组成，包括城市门店及调压站的站控系统。在该系统当中，还有工程师与操作员开展调控相关工作的工作站，包括通讯设备、PLC等相关设备设施。该系统不但可以单独地完成采集全部站点的数据与控制方面的工作，此外还可以把有关的信息、数据等内容，及时地传输至控制调度的中心，并可以向调度中心完成指令的下达，并正确地执行指令。在这一系统当中，中心调度室通常设立负责监控的工作站，以管理现场设备的日常工作状况。即便调度室当中负责监控的计算机发生设备故障，PLC也不会受到相应的影响，仍然可以进行单独的工作[4]。其中，视频监控系统及红外对射报警系统构成了安保系统。在城市门站工作区会装置摄像机，即在工艺装置区有2台，安全区则需要装置4台。调压站通常是装置摄像机11台，其中6台是在工艺装置区，5台是在安全区。安全防护系统主要的应用方式为联网监控，不但可以接收并对调度中心下达的指令进行反馈，还可以向调度中心实时地进行数据的传输工作，通过安全防护系统可以开展积极且有效的通信数据管理等方面的相关工作。

3.2系统配置

PLC是该系统得以实现的关键，因此在对PLC进行选择时，务必要选择使用具有稳定功能的产品。某一燃气公司在布置该系统时，其PLC应用的便是和利时公司推出的LK系列新型控制器产品，CPU应用LK系列当中在目前阶段最为先进的LK210，其不但具有热备/冗余方面的能力，与此同时还分别有2个以太网接口与总线接口，以及自由协议1个和Modbus通信协议之下的串行接口。应用该设备支持系统运行，经过PLC积极开展各类较为繁复的逻辑管理与过程控制，能够有效保证控制效果。调压站是燃气运输配送工程当中的重要控制点，在系统当中可以自我调节，并在管网当中保持稳定压力的设施之一，而站控系统事实上就是进行自我控制与调节的系统。根据不同的服务对象进行分类，划分出的调压站也各不相同，有负责固定区域内，有针对某一生产企业或独栋建筑物。在整体的系统当中，既是调压站同时也是城市门站，有着一致的目的性，即为居民与工业型的使用者，提供稳定的燃气方面的供应[5]。该系统可以对记录下的数据进行处理，并通过报表或是图表的方式进行呈现。此外，它们还可以将所获得的监控资料，向调度中心及时传递。除此之外，天然气管道运输如图2所示。为确保天然气管道运输管理的整体质量，可根据下述模式，选配好PLC控制系统的两类元件处理工作。第一，存储容量。设定其需要参考管道运输的管理控制流程，所具有的复杂程度、I/O点的具体数量及整体控制系统的规模等有关信息的实现。在一般情况下，大型的控制系统有着比较高的存储容量方面的需求，而小型的则相对比较小。与运输管理工作的质量而言，存储容量需要可以满足系统内的定时器及通讯接口的占用等相关要求；第二，配置交互设备。该控制系统所需的此类设备，对于具体的工作人员对控制系统进行干预的便利性而言，具有重要的意义[6]。综合考虑实际监督管理的应用需求，可以根据以下的标准，配置PLC控制系统的交互设备：触摸屏形式的交互模式，通过电缆线完成该系统与触摸屏之间的信息传递。

3.3系统功能分析

天然气的站控系统的主要核心是PLC，通过PLC来更好地采集与计算站控系统当中的数据及流量，并实时地将数据信息传送至站内的计算机上面，便于站内的工作人员进行实时监控。控制中心则是在网络的作用下，采集全部的站点所有数据信息，实现实时管理全线生产，确保生产管理工作效率的全面提高。燃气门站的自我控制系统所具有的功能，包括实时地采集生产现场的具体数据，远程控制站内的电动阀，对清管系统的顺序进行控制，对生产的趋势及事件报警进行显示，同时动态化的呈现出工艺流程的实时画面，并对流量进行精确地计算。与此同时，在自动化运输当中，通讯功能非常关键，该功能的实现可以用来对指令及接收的信号进行传输，以更好地实现人机之间的交流；PLC经由必要的传输介质，可以使通讯功能得以实现，如：超五类线、双绞线及同轴电缆等。PLC在具体应用当中的功能是监视网络设备。换而言之，如果故障发生，便要及时地进行反馈。与此同时，对人工操作的命令进行传达，并引发一系列的机械物理动作。在整个通讯功能当中最为关键的部分，便是串行接口与输入输出接口等。PLC或其他的数据源，通过双绞线电缆在实际的工业现场环境当中，实现对等的通讯，并由其监视网络的具体运行状况，若是发生了故障，便会立即进行报警，即是说其通信网络与IS0/IEEE有着相符的通信指标，并支持标准化的TCP/IP通信协议，而PLC的通信接口则是根据需求对串行进行配置，或是同时进行通信、DCS/PLC等各类接口。除此之外，为了能够与搭载的数据采集、监视控制系统的各部位数据保证一致，输出输入的模拟量及开关量，需要使用拥有实时性的毫秒级的时间标签，注意PLC站硬件的实际误差需要低于1s。在PLC编程的时候，还可以应用程序调度法，让时钟把程序协调一致之后，保证优先执行，以便于PLC能够立即获得从中控室下载的系统时钟，在一定程度上，保证其在天然气自动化管道控制当中的通讯需求。

3.4控制作用分析

PLC通过联系集线器的管理接口、采集数据及控制警报指示系统，以将自身的逻辑编程功能发挥出来，继而实现全面控制自动化管道运输的目的。因为PLC系统包含批量模块，同时对于顺序控制功能模块及其他常用的模块，发挥着重要的作用。因此，在编程语言上要与机械语言相似，方便中心调度管理系统的快速识别，特别是在远程监控管理当中，要将管线系统设备命令及运行的控制做好，一旦输送管道突发各种问题，能够在第一时间内将运行切断；相应地，在设置警报系统之下，自动信息指令和操作行为，有着密切的关系，能够实现实时的监测及运行。除去常规的应用需求外，PLC在天然气管道运输当中，还发挥着保护与维护的重要功能。如在输入/输出的接口设置保险熔断丝，以对系统的稳定性进行维护，当电压在超出额定的范围后，能够立即将电流的通路切断，预防模块的意外受损。

4结语

综上所述，PLC在天然气管道运输当中有着重要的作用，其具有强大的功能、快速的处理速度、较小的数据转换损失，以及高精度等诸多优点，而且在施工中也十分的简单方便，有着比较多的过程输入/输出测控点，而这对于长输管道的运行来说，有着非常重要的作用。PLC的应用不但能够实现数据的采集与远程的监控，通过与应用机械设计进行配合，还可以远程地将指令发出，并执行切合及中断等相关操作，对一些紧急的问题能够在警报发出的同时便开始自动控制，进而更好地实现天然气管道运输的安全稳定运作。

参考文献：

[1]黎燕.PLC在天然气输送自控系统中的应用研究[J].化工管理,2020(12):123-124.

[2]彭庆忠，郑聪，周海峰，等.正压密相气力输送系统的控制系统设计与实验研究[J].广州航海学院学报,2021,29(02):20-23.

[3]陈冬.关于PLC控制系统在石油化工中的应用[J].化工管理,2020(33):42-43.

[4]魏艳娟.PLC在天然气自动化管道运输中的应用探讨[J].中国科技投资,2020(10):165-166.

[5]刘洋，王玺，陈宏升，等.HIPPS在天然气输送管线中的设计和应用[J].油气田地面工程,2020,39(08):80-86.

[6]傅宣豪，罗云怀，周志昊.自动化技术在天然气管道输送过程中的应用[J].化工管理,2021(31):57-58.

作者：杨宇星 单位：国家管网集团北方管道有限责任公司沈阳油气计量中心