導(dǎo)語：PLC控制器在天然氣管道運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：天然氣是人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的一個重要組成部分，它是一種氣體形態(tài)的物質(zhì)，為了可以實(shí)現(xiàn)天然氣長距離的運(yùn)輸，一般會應(yīng)用管道運(yùn)輸?shù)姆绞?。所以，在全國范圍之?nèi)對運(yùn)輸管道進(jìn)行鋪設(shè)，便能夠使其安全有效地流通到各個區(qū)域，不僅能夠節(jié)約時間成本，還十分方便快捷。隨著不斷發(fā)展的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)水平，其在長距離的運(yùn)輸方面，也逐步實(shí)現(xiàn)了自動化的運(yùn)輸。而plc作為一項(xiàng)重要的自動化技術(shù)，其在管道運(yùn)輸當(dāng)中的應(yīng)用，逐漸得到快速地普及與發(fā)展。為此，文章具體分析了在天然氣管道運(yùn)輸中PLC控制器的應(yīng)用，并詳細(xì)地說明其在天然氣管道運(yùn)輸中的具體運(yùn)用，以此來表明其對天然氣管道運(yùn)輸發(fā)揮的重要作用與價值。

關(guān)鍵詞：PLC控制器；天然氣；管道運(yùn)輸

近些年以來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，人們對于能源需求量在顯著增加，導(dǎo)致煤炭、石油等燃料資源消耗量加劇，總量也在不斷地縮減。因?yàn)槲覈娜丝诨鶖?shù)較大，為此一般每日平均需要消耗上百噸的燃料，有時甚至?xí)纳锨嵉娜剂?，繼而導(dǎo)致燃料資源變得愈發(fā)緊缺。當(dāng)前，各類燃料在開采、運(yùn)輸及深加工方面，都會消耗大量時間，在不同程度上都不能夠更好地滿足現(xiàn)代社會發(fā)展所需[1]。在這樣的情況下，天然氣燃料的出現(xiàn)，有效地解決了當(dāng)前面臨的資源短缺問題?，F(xiàn)階段，天然氣已經(jīng)成為我國最主要的一種燃料資源，其開采與運(yùn)輸，已經(jīng)成為人們非常關(guān)注的一個問題。為了充分保障天然氣管道具有安全且穩(wěn)定的運(yùn)輸條件與環(huán)境，應(yīng)該加大自動化管理力度，充分運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段及措施。PLC技術(shù)是一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，能夠在天然氣管道運(yùn)輸當(dāng)中，將監(jiān)控的作用發(fā)揮出來，并完成程序控制與邏輯運(yùn)算等諸多內(nèi)容，以將運(yùn)輸?shù)陌踩匀嫣岣摺?

1PLC控制器概述

PLC(可編程邏輯控制器)，它是擁有微處理機(jī)的一種數(shù)字化電子設(shè)備，用來進(jìn)行自動控制的一種邏輯控制器，能夠把控制指令隨時地進(jìn)行內(nèi)存的加載儲存并執(zhí)行。其由控制器內(nèi)部的CPU發(fā)出相應(yīng)的指令，包括資料的內(nèi)存、輸入/輸出單元、數(shù)字模擬等諸多單元模塊組成，并在工業(yè)控制領(lǐng)域中，有著較為廣泛的應(yīng)用。該控制器的系統(tǒng)程序通常是在出廠之前，便已經(jīng)完成初始化的狀態(tài)，用戶可以按照自身的實(shí)際需求，自行編輯出相應(yīng)的用戶程序，以對不同的自動化生產(chǎn)需求進(jìn)行滿足[2]。最初的PLC的功能，只是進(jìn)行電路邏輯控制。因此，便將其稱之為可編程邏輯控制器，之后隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些在最初階段，有著簡單功能的計(jì)算機(jī)模塊，又延伸出諸多功能，包括邏輯控制、時序控制，以及多機(jī)通信等，其命名也開始改成可圖1PLC控制器編程控制器，但因?yàn)槠浜喎Q縮寫與個人電腦(personalcomputer)存在一定的沖突，加之長期以來的使用習(xí)慣，使得人們還是習(xí)慣性地應(yīng)用其原來的稱呼，并在專業(yè)的術(shù)語當(dāng)中，依然使用PLC的縮寫方式。PLC控制器如圖1所示。

2PLC控制器在天然氣管道運(yùn)輸中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

PLC的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為三個方面：(1)完善的功能，較廣的適用范圍；(2)強(qiáng)大的應(yīng)用便捷性，而且便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)；(3)良好的抗干擾性能，有著較低的故障風(fēng)險(xiǎn)。其優(yōu)勢可以更好地滿足天然氣管道，在運(yùn)輸管理工作方面的相關(guān)要求。其所產(chǎn)生的流量參數(shù)，與其在運(yùn)輸中的質(zhì)量及公司利益，有著密切的關(guān)系。在管道運(yùn)輸管理開展的期間，所使用到的監(jiān)控管理裝置，需要具有良好的流量監(jiān)測方面的功能[3]。在運(yùn)輸天然氣期間，這一裝置需要經(jīng)過動態(tài)監(jiān)測天然氣運(yùn)輸管道內(nèi)部的流量參數(shù)，以便于工作人員更好地使用數(shù)據(jù)，并對流量進(jìn)行精準(zhǔn)的查詢等。與此同時，可以對干擾源及時識別，以將異常的天然氣運(yùn)輸情況的發(fā)生率降低。隨著天然氣管道網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在其運(yùn)輸?shù)臅r間段內(nèi)，也會面對許多不同類型的干擾性因素。管理工作的開展，要求所選擇使用的管理模式(管控裝置)，可以及時地識別各個管道區(qū)域所產(chǎn)生的干擾源，并對有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行預(yù)警，以確保天然氣能夠高質(zhì)量地進(jìn)行傳輸。

3PLC控制器在天然氣管道運(yùn)輸中的具體應(yīng)用分析

3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在天然氣輸送工程當(dāng)中的站控系統(tǒng)，其總體設(shè)計(jì)通常有兩部分組成，包括城市門店及調(diào)壓站的站控系統(tǒng)。在該系統(tǒng)當(dāng)中，還有工程師與操作員開展調(diào)控相關(guān)工作的工作站，包括通訊設(shè)備、PLC等相關(guān)設(shè)備設(shè)施。該系統(tǒng)不但可以單獨(dú)地完成采集全部站點(diǎn)的數(shù)據(jù)與控制方面的工作，此外還可以把有關(guān)的信息、數(shù)據(jù)等內(nèi)容，及時地傳輸至控制調(diào)度的中心，并可以向調(diào)度中心完成指令的下達(dá)，并正確地執(zhí)行指令。在這一系統(tǒng)當(dāng)中，中心調(diào)度室通常設(shè)立負(fù)責(zé)監(jiān)控的工作站，以管理現(xiàn)場設(shè)備的日常工作狀況。即便調(diào)度室當(dāng)中負(fù)責(zé)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)發(fā)生設(shè)備故障，PLC也不會受到相應(yīng)的影響，仍然可以進(jìn)行單獨(dú)的工作[4]。其中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)及紅外對射報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成了安保系統(tǒng)。在城市門站工作區(qū)會裝置攝像機(jī)，即在工藝裝置區(qū)有2臺，安全區(qū)則需要裝置4臺。調(diào)壓站通常是裝置攝像機(jī)11臺，其中6臺是在工藝裝置區(qū)，5臺是在安全區(qū)。安全防護(hù)系統(tǒng)主要的應(yīng)用方式為聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，不但可以接收并對調(diào)度中心下達(dá)的指令進(jìn)行反饋，還可以向調(diào)度中心實(shí)時地進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸工作，通過安全防護(hù)系統(tǒng)可以開展積極且有效的通信數(shù)據(jù)管理等方面的相關(guān)工作。

3.2系統(tǒng)配置

PLC是該系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，因此在對PLC進(jìn)行選擇時，務(wù)必要選擇使用具有穩(wěn)定功能的產(chǎn)品。某一燃?xì)夤驹诓贾迷撓到y(tǒng)時，其PLC應(yīng)用的便是和利時公司推出的LK系列新型控制器產(chǎn)品，CPU應(yīng)用LK系列當(dāng)中在目前階段最為先進(jìn)的LK210，其不但具有熱備/冗余方面的能力，與此同時還分別有2個以太網(wǎng)接口與總線接口，以及自由協(xié)議1個和Modbus通信協(xié)議之下的串行接口。應(yīng)用該設(shè)備支持系統(tǒng)運(yùn)行，經(jīng)過PLC積極開展各類較為繁復(fù)的邏輯管理與過程控制，能夠有效保證控制效果。調(diào)壓站是燃?xì)膺\(yùn)輸配送工程當(dāng)中的重要控制點(diǎn)，在系統(tǒng)當(dāng)中可以自我調(diào)節(jié)，并在管網(wǎng)當(dāng)中保持穩(wěn)定壓力的設(shè)施之一，而站控系統(tǒng)事實(shí)上就是進(jìn)行自我控制與調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。根據(jù)不同的服務(wù)對象進(jìn)行分類，劃分出的調(diào)壓站也各不相同，有負(fù)責(zé)固定區(qū)域內(nèi)，有針對某一生產(chǎn)企業(yè)或獨(dú)棟建筑物。在整體的系統(tǒng)當(dāng)中，既是調(diào)壓站同時也是城市門站，有著一致的目的性，即為居民與工業(yè)型的使用者，提供穩(wěn)定的燃?xì)夥矫娴墓?yīng)[5]。該系統(tǒng)可以對記錄下的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過報(bào)表或是圖表的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。此外，它們還可以將所獲得的監(jiān)控資料，向調(diào)度中心及時傳遞。除此之外，天然氣管道運(yùn)輸如圖2所示。為確保天然氣管道運(yùn)輸管理的整體質(zhì)量，可根據(jù)下述模式，選配好PLC控制系統(tǒng)的兩類元件處理工作。第一，存儲容量。設(shè)定其需要參考管道運(yùn)輸?shù)墓芾砜刂屏鞒蹋哂械膹?fù)雜程度、I/O點(diǎn)的具體數(shù)量及整體控制系統(tǒng)的規(guī)模等有關(guān)信息的實(shí)現(xiàn)。在一般情況下，大型的控制系統(tǒng)有著比較高的存儲容量方面的需求，而小型的則相對比較小。與運(yùn)輸管理工作的質(zhì)量而言，存儲容量需要可以滿足系統(tǒng)內(nèi)的定時器及通訊接口的占用等相關(guān)要求；第二，配置交互設(shè)備。該控制系統(tǒng)所需的此類設(shè)備，對于具體的工作人員對控制系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)的便利性而言，具有重要的意義[6]。綜合考慮實(shí)際監(jiān)督管理的應(yīng)用需求，可以根據(jù)以下的標(biāo)準(zhǔn)，配置PLC控制系統(tǒng)的交互設(shè)備：觸摸屏形式的交互模式，通過電纜線完成該系統(tǒng)與觸摸屏之間的信息傳遞。

3.3系統(tǒng)功能分析

天然氣的站控系統(tǒng)的主要核心是PLC，通過PLC來更好地采集與計(jì)算站控系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)及流量，并實(shí)時地將數(shù)據(jù)信息傳送至站內(nèi)的計(jì)算機(jī)上面，便于站內(nèi)的工作人員進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。控制中心則是在網(wǎng)絡(luò)的作用下，采集全部的站點(diǎn)所有數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時管理全線生產(chǎn)，確保生產(chǎn)管理工作效率的全面提高。燃?xì)忾T站的自我控制系統(tǒng)所具有的功能，包括實(shí)時地采集生產(chǎn)現(xiàn)場的具體數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制站內(nèi)的電動閥，對清管系統(tǒng)的順序進(jìn)行控制，對生產(chǎn)的趨勢及事件報(bào)警進(jìn)行顯示，同時動態(tài)化的呈現(xiàn)出工藝流程的實(shí)時畫面，并對流量進(jìn)行精確地計(jì)算。與此同時，在自動化運(yùn)輸當(dāng)中，通訊功能非常關(guān)鍵，該功能的實(shí)現(xiàn)可以用來對指令及接收的信號進(jìn)行傳輸，以更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的交流；PLC經(jīng)由必要的傳輸介質(zhì)，可以使通訊功能得以實(shí)現(xiàn)，如：超五類線、雙絞線及同軸電纜等。PLC在具體應(yīng)用當(dāng)中的功能是監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。換而言之，如果故障發(fā)生，便要及時地進(jìn)行反饋。與此同時，對人工操作的命令進(jìn)行傳達(dá)，并引發(fā)一系列的機(jī)械物理動作。在整個通訊功能當(dāng)中最為關(guān)鍵的部分，便是串行接口與輸入輸出接口等。PLC或其他的數(shù)據(jù)源，通過雙絞線電纜在實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對等的通訊，并由其監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的具體運(yùn)行狀況，若是發(fā)生了故障，便會立即進(jìn)行報(bào)警，即是說其通信網(wǎng)絡(luò)與IS0/IEEE有著相符的通信指標(biāo)，并支持標(biāo)準(zhǔn)化的TCP/IP通信協(xié)議，而PLC的通信接口則是根據(jù)需求對串行進(jìn)行配置，或是同時進(jìn)行通信、DCS/PLC等各類接口。除此之外，為了能夠與搭載的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制系統(tǒng)的各部位數(shù)據(jù)保證一致，輸出輸入的模擬量及開關(guān)量，需要使用擁有實(shí)時性的毫秒級的時間標(biāo)簽，注意PLC站硬件的實(shí)際誤差需要低于1s。在PLC編程的時候，還可以應(yīng)用程序調(diào)度法，讓時鐘把程序協(xié)調(diào)一致之后，保證優(yōu)先執(zhí)行，以便于PLC能夠立即獲得從中控室下載的系統(tǒng)時鐘，在一定程度上，保證其在天然氣自動化管道控制當(dāng)中的通訊需求。

3.4控制作用分析

PLC通過聯(lián)系集線器的管理接口、采集數(shù)據(jù)及控制警報(bào)指示系統(tǒng)，以將自身的邏輯編程功能發(fā)揮出來，繼而實(shí)現(xiàn)全面控制自動化管道運(yùn)輸?shù)哪康摹Ｒ驗(yàn)镻LC系統(tǒng)包含批量模塊，同時對于順序控制功能模塊及其他常用的模塊，發(fā)揮著重要的作用。因此，在編程語言上要與機(jī)械語言相似，方便中心調(diào)度管理系統(tǒng)的快速識別，特別是在遠(yuǎn)程監(jiān)控管理當(dāng)中，要將管線系統(tǒng)設(shè)備命令及運(yùn)行的控制做好，一旦輸送管道突發(fā)各種問題，能夠在第一時間內(nèi)將運(yùn)行切斷；相應(yīng)地，在設(shè)置警報(bào)系統(tǒng)之下，自動信息指令和操作行為，有著密切的關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時的監(jiān)測及運(yùn)行。除去常規(guī)的應(yīng)用需求外，PLC在天然氣管道運(yùn)輸當(dāng)中，還發(fā)揮著保護(hù)與維護(hù)的重要功能。如在輸入/輸出的接口設(shè)置保險(xiǎn)熔斷絲，以對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)電壓在超出額定的范圍后，能夠立即將電流的通路切斷，預(yù)防模塊的意外受損。

4結(jié)語

綜上所述，PLC在天然氣管道運(yùn)輸當(dāng)中有著重要的作用，其具有強(qiáng)大的功能、快速的處理速度、較小的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換損失，以及高精度等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且在施工中也十分的簡單方便，有著比較多的過程輸入/輸出測控點(diǎn)，而這對于長輸管道的運(yùn)行來說，有著非常重要的作用。PLC的應(yīng)用不但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與遠(yuǎn)程的監(jiān)控，通過與應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行配合，還可以遠(yuǎn)程地將指令發(fā)出，并執(zhí)行切合及中斷等相關(guān)操作，對一些緊急的問題能夠在警報(bào)發(fā)出的同時便開始自動控制，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)天然氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩€(wěn)定運(yùn)作。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎燕.PLC在天然氣輸送自控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].化工管理,2020(12):123-124.

[2]彭慶忠，鄭聰，周海峰，等.正壓密相氣力輸送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J].廣州航海學(xué)院學(xué)報(bào),2021,29(02):20-23.

[3]陳冬.關(guān)于PLC控制系統(tǒng)在石油化工中的應(yīng)用[J].化工管理,2020(33):42-43.

[4]魏艷娟.PLC在天然氣自動化管道運(yùn)輸中的應(yīng)用探討[J].中國科技投資,2020(10):165-166.

[5]劉洋，王璽，陳宏升，等.HIPPS在天然氣輸送管線中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2020,39(08):80-86.

[6]傅宣豪，羅云懷，周志昊.自動化技術(shù)在天然氣管道輸送過程中的應(yīng)用[J].化工管理,2021(31):57-58.

作者：楊宇星 單位：國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限責(zé)任公司沈陽油氣計(jì)量中心