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和利時LK系列PLC在天然氣站控系統中的應用

時間：2012-01-07 10:46:51來源：sunxiaoli

導語：?本文采用和利時公司具有自主知識產權的新一代控制器LK系列PLC，實現了站控系統的各種功能，并分別完成就地和遠程的監控。

摘要 本文采用和利時公司具有自主知識產權的新一代控制器LK系列PLC，實現了站控系統的各種功能，并分別完成就地和遠程的監控。通過VPN網絡，站控系統與調度中心進行對接，實現了站控系統與調度中心之間的數據交換。

關鍵詞 天然氣輸氣管道；站控系統；LK系列PLC

1 引言
新余燃氣有限公司利用中石化“川氣東送”氣源為新余市的城市居民和工業用戶供應天然氣。根據天然氣管網分布，在整個天然氣管線上設置不同規模的站控系統。所謂站控系統是天然氣管線監控系統的遠程監控站。該項天然氣利用工程的監控系統是有人值守的站控系統和安防系統，包括城市門站和調壓站兩個子站。這兩個子站與新余燃氣有限公司現有的監控系統可以實現聯網，工藝參數可以實時傳輸到新余燃氣有限公司現有的調度中心。

設在長距離輸氣管線與城市燃氣輸配系統交接處的燃氣調壓計量設施被稱為城市門站，其自控系統被稱為站控系統，主要由監控計算機、PLC、儀表、變送器和通訊設備組成。城市門站是城市天然氣供氣系統的起點和關鍵場站，集成了眾多功能，可以完成就地監控和遠程監控。站控系統的PLC采用和利時LK系列大型PLC，支持雙機冗余、電源冗余、以太網冗余和總線冗余。城市門站的PLC與站內第三方設備的通訊采用標準MODBUS通訊。城市門站與調度中心的通訊采用光纖通訊，并且還采用無線通訊進行備份。

調壓站是城市燃氣輸配系統中自動調節并穩定管網中壓力的設施，其自控系統也被稱為站控系統。按照燃氣進出口管道壓力的不同，調壓站可分為高中壓調壓站、中中壓調壓站、中低壓調壓站等。按服務對象的不同，調壓站又分為供應一定范圍的區域調壓站和為單獨建筑物或工業企業服務的用戶調壓站。

在站控系統中，無論是城市門站還是調壓站，都是為了實現為城市居民及工業用戶提供穩定的供氣而設置的。站控系統對所采集的數據進行統計、分析、存儲，并以圖形和報表的形式反應給調度人員，同時向調度中心發送相應的監控數據。

2 天然氣站控系統設計
2.1 天然氣站控系統的總體設計
新余燃氣有限公司天然氣利用工程的站控系統總體設計如圖1所示，包括城市門站和調壓站兩個站控系統。

和利時LK系列PLC在天然氣站控系統中的應用
圖1 天然氣站控系統總體設計

站控系統包括操作員工作站、工程師工作站、PLC和通訊設備等。站控系統可以獨立完成對所在站場的數據采集和控制，同時還可以將有關信息傳輸給調度控制中心，接受其下達的命令并執行。在站控系統的調度室設置2臺監控工作站，實時監視現場設備運行狀況。如果調度室監控計算機發生故障，PLC可以獨立工作。安防系統包含視頻監控系統和紅外對射報警系統。在城市門站區域，共設置6臺攝像機，其中2臺安裝在工藝裝置區，4臺安裝在安全區。在調壓站區域，共設置11臺攝像機，其中6臺安裝在工藝裝置區，5臺安裝在安全區。安防系統實現聯網監控，執行總調度中心發送的指令，向總調度中心發送帶時間標志的實時數據，進行數據通信管理。

工程師工作站的主要功能是對城市門站及調壓站的工藝變量進行數據采集和處理，對電力設備及其相關變量進行監控，對可燃氣體進行監視和報警，顯示動態工藝流程，顯示各種工藝變量、其他有關參數和報警一覽表，對數據進行儲存及處理，顯示實時趨勢曲線和歷史曲線，實現流量計算、流量控制、壓力控制、邏輯控制、聯鎖保護、打印報警、事件報告以及生產報表等。

2.2 天然氣站控系統的PLC配置
新余燃氣有限公司天然氣利用工程的天然氣站控系統的PLC配置如圖2所示。站控系統選用和利時公司的具有自主知識產權的新一代控制器LK系列PLC，CPU采用LK系列中最高端的LK210，具有熱備冗余的功能，并具有2個以太網接口、2個冗余的Profibus-DP總線接口、1個支持自由口協議和Modbus協議的RS232串行接口、1個支持自由口協議和Modbus協議的RS232/485串行接口，可以實現各種復雜的控制邏輯和大量的過程控制。

和利時LK系列PLC在天然氣站控系統中的應用

圖2 天然氣站控系統的PLC配置

表1 城市門站站控系統I/O點統計

	AI	DI	AO	DO	RS485
實際點數	20	28	0	4	3
實配點數	24	32	0	16	31

表2 調壓站站控系統I/O點統計

	AI	DI	AO	DO	RS485
實際點數	20	32	8	4	2
實配點數	24	32	8	16	31

表3 城市門站站控系統PLC配置

序號	詳情	數量	規格型號
1	電源模塊	2	LK910，電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC，5A
2	CPU模塊	2	LK210，CPU模塊，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序16M，數據64MB＋1MB掉電保持區，支持冗余
3	DP通信接口模塊	1	LK231，PROFIBUS-DP通信接口模塊
4	串口通信接口模塊	1	LK239，串口通信接口模塊
5	16點數字量輸入模塊	2	LK610，16通道數字量輸入模塊，12/24V DC，漏型
6	16點數字量輸出模塊	1	LK710，16通道數字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出
7	8點模擬量輸入模塊	3	LK411，8通道模擬量輸入模塊，16位，電流信號
8	11槽冗余本地背板	1	LK121，本地背板，冗余CPU插槽，11槽
9	占空模塊	2	LKC131，占空模塊
10	I/O端子線纜蓋	8	LKC170，LK PLC 專用I/O端子線纜蓋
11	LK I/O底板編碼銷轉動工具	1	LKF003，LK I/O底板編碼銷轉動工具
12	PowerPro V4編程軟件	1	LKS001，PLC編程軟件，PowerPro V4
13	LK編程電纜	1	LKX001，LK編程電纜，5M

表4 調壓站站控系統PLC配置

序號	詳情	數量	規格型號
1	電源模塊	2	LK910，電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC，5A
2	CPU模塊	2	LK210，CPU模塊，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序16M，數據64MB＋1MB掉電保持區，支持冗余
3	DP通信接口模塊	1	LK231，PROFIBUS-DP通信接口模塊
4	串口通信接口模塊	1	LK239，串口通信接口模塊
5	16點數字量輸入模塊	2	LK610，16通道數字量輸入模塊，12/24V DC，漏型
6	16點數字量輸出模塊	1	LK710，16通道數字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出
7	8點模擬量輸入模塊	3	LK411，8通道模擬量輸入模塊，16位，電流信號
8	4點模擬量輸出模塊	2	LK511，4通道模擬量輸出模塊，12位，電流信號，通道間隔離
9	11槽冗余本地背板	1	LK121，本地背板，冗余CPU插槽，11槽
10	I/O端子線纜蓋	8	LKC170，LK PLC 專用I/O端子線纜蓋

3 結論
本文介紹了和利時公司具有自主知識產權的LK系列PLC在天然氣站控系統中的應用。利用LK系列PLC實現了站控系統的各種功能，分別完成就地和遠程的監控。通過VPN網絡實現了站控系統與調度中心的對接和數據交換。該系統自運行以來，控制功能穩定，設備運行良好，充分驗證了LK系統PLC的優良性能。

參考文獻
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[ 2 ] 杜永良,楊公源.天然氣管理輸配調度中的SCADA系統[J].儀器儀表用戶
[ 3 ] 黃春芳.天然氣管道輸送技術[M].中國石化出版社
[ 4 ] 張誠,耿彬.天然氣管輸與安全[M].中國石化出版社
[ 5 ] 顧戰松.可編程控制器原理與應用[M].國防工業出版社

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