PLC控制器在天然氣自動化管道運(yùn)輸中的應(yīng)用

張旭

摘 要：氣體作為一種特殊的物質(zhì)，在進(jìn)行運(yùn)輸時通常采用管道運(yùn)輸?shù)姆绞?。而PLC是天然氣自動化管道運(yùn)輸中的重要組成部分，對自動化的實(shí)現(xiàn)起著決定性的作用。本文針對PLC所具有的特性探究了其在天然氣自動化管道運(yùn)輸中的作用，不僅可以為提高管道的自動化控制水平作出貢獻(xiàn)還能為天然氣行業(yè)的發(fā)展提供空間。

關(guān)鍵詞：PLC;天然氣;自動化;管道運(yùn)輸;應(yīng)用

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化工業(yè)體系的不斷完善，人們的生活水平日益提高，對燃料資源的需求也開始發(fā)生變化，煤、石油一類無法達(dá)到人們對環(huán)保的追求條件。天然氣作為新型燃料[1]，不僅具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢的而且資源豐富，成為了熱門的燃料選擇。PLC控制器對天然氣的自動化運(yùn)輸控制，不僅可以縮短天然氣的運(yùn)輸距離，還可以有效的降低其運(yùn)輸過程中所產(chǎn)生的損耗，提高天然氣運(yùn)輸?shù)目煽啃院桶踩?，完善運(yùn)輸過程中的自動化技術(shù)，從而加快我國天然氣行業(yè)的發(fā)展步伐[2]。

一、PLC的概述

1.1? PLC的定義與功能

PLC全稱[3]為Programmable Logic Controller，又被稱為可編程邏輯控制器，主要可運(yùn)用于同一種類的可編程的存儲器。可編程邏輯控制器主要由電源、處理器、存儲器、輸入接口電路和輸出接口電路、以及功能模塊等多個部分組成，因其能直接面向用戶指示，具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯計算以及順序控制等功能被廣泛的使用于各個領(lǐng)域[4]?？删幊踢壿嬁刂破骶哂卸喾N功能的特點(diǎn)。例如，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同器械和機(jī)器生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬的功能。在對PLC的功能模塊特點(diǎn)進(jìn)行探究時發(fā)現(xiàn)：其具體配套的完整性、操作性能的強(qiáng)勁性、用戶操作的便利性等多方面特點(diǎn);除此之外，可編程邏輯控制器在設(shè)計安裝以及調(diào)試的過程中的作業(yè)強(qiáng)度弱、作業(yè)量小。

1.2? PLC的具體配置

可編程邏輯控制器的中央處理器一般采用較為高端的LK210，而對于天然氣自動化管道運(yùn)輸來說，通常只需使用相對較小的信息量。系統(tǒng)中除必須具備的通信模塊外，其他模塊主要有運(yùn)算模塊、指令模塊以及控制模塊等。在我國超過5000KM的天然氣運(yùn)輸管道中，如果使用的PLC采用LKZ10標(biāo)準(zhǔn)的中央處理器[5]，必須具備優(yōu)秀的熱備冗余性能，并且內(nèi)存要在8MB以上。通信模塊是整個PLC的核心部件，可以選用modbus協(xié)議下的RS232-485串行接口，或者是冗余PRO-DP總線接口，如果管道運(yùn)輸距離過長或者為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以使用能夠?qū)崿F(xiàn)自由接口匹配RJ-45接頭。電源系統(tǒng)應(yīng)選擇電壓為24-36V的弱電。對I/O接口的最基本要求是能夠滿足GPS的一致性。PLC中的輸入與輸出模塊都是利用帶電可插可拔形式來實(shí)現(xiàn)通訊的，在具體的應(yīng)用中，可以根據(jù)不同環(huán)境設(shè)置放熱抗壓模塊，另外還需保障此模塊與自我診斷功能同時具有，另外，其端口機(jī)器連同中央處理器的機(jī)架之間都是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)連接處理的。

二、 PLC在天然氣自動化管道運(yùn)輸中的應(yīng)用

2.1PLC的通訊功能

天然氣作為特殊的燃料資源，想要實(shí)現(xiàn)其自動化的管道運(yùn)輸，通訊功能必不可少?？删幊踢壿嬁刂破髦饕峭ㄟ^雙絞線、同軸纜線[6]等不同傳輸介質(zhì)來完成對等通訊以實(shí)現(xiàn)在自動化傳輸管道現(xiàn)場環(huán)境中的通訊功能，這一功能不僅可以使運(yùn)輸過程中能夠傳送相關(guān)指令、接收信號還能做到真正意義上的人機(jī)交互。由于天然氣運(yùn)輸距離長、運(yùn)輸情況復(fù)雜等特點(diǎn)，導(dǎo)致其自動化難度較大，而可編程邏輯控制器主要采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)視的方式，能夠?qū)\(yùn)輸途中出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速反饋和處理，并且及時的傳達(dá)工作人員的指令。簡而言之，可編程邏輯控制器的通訊功能通過配置串行或者實(shí)現(xiàn)通信接口、遠(yuǎn)程I/O接口等不同形式的接口操作來根據(jù)客戶需求對這些接口作出直接應(yīng)答的過程。其中，輸入輸出接口和串行接口是最重要部分。

2.2PLC系統(tǒng)的控制

可編程邏輯控制器系統(tǒng)為了達(dá)到在天然氣自動化管道運(yùn)輸整個過程的全面控制，主要通過了對集線器管理接口的聯(lián)系、數(shù)據(jù)的采集以及警報指示燈等的邏輯功能來實(shí)現(xiàn)?？删幊踢壿嬁刂破靼伺磕K、順控功能模塊、PID運(yùn)算模塊等多種功能模塊。在進(jìn)行天然氣自動化管道運(yùn)輸時，作為接收調(diào)度中心的管理人員，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行狀況來遠(yuǎn)程控制好管線系統(tǒng)的設(shè)備命令，從而達(dá)到自動控制的目的，此外，作為天然氣運(yùn)輸站點(diǎn)的管理工作人員，在執(zhí)行的工作任務(wù)過程中，應(yīng)時刻在控制臺上嚴(yán)密監(jiān)視本站系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，還要對運(yùn)輸天然氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)輸?shù)哪康?。更需要注意的是，可編程邏輯控制器在使用雙機(jī)熱備配置時，必須提前確保是否有現(xiàn)代化的熱備配置，確認(rèn)有以后，才能夠進(jìn)行更加便利的操作。對于備用機(jī)而言，其運(yùn)行系統(tǒng)也需進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測控制，其目的在于有效的規(guī)避風(fēng)險，主機(jī)一旦發(fā)生意外，保證其能夠快速的立即投入使用，從而保障了PLC在自動化管道運(yùn)輸中的控制，提高了其系統(tǒng)的科學(xué)穩(wěn)定性。

三、 PLC對天然氣運(yùn)輸管道保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 管道保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

在可編程邏輯控制器的總線系統(tǒng)中，配置了多個接口，這些接口能夠?qū)μ烊粴膺\(yùn)輸管道中的壓力、溫度以及管道腐蝕程度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)施的采集，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。為了保證PLC系統(tǒng)在天然氣自動化管道運(yùn)輸中更好的發(fā)揮作用，我們必須做到對PLC系統(tǒng)內(nèi)部部件進(jìn)行定期和不定期形式的維檢工作，系統(tǒng)的控制中心則會根據(jù)總線系統(tǒng)反饋的信息，快速的發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的異常，并確定異常出現(xiàn)的位置，隨即通過操作中斷傳輸，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施處理異常，防止更加嚴(yán)重的問題方式。并保證可編程邏輯控制器處于一個良好運(yùn)行環(huán)境并在管道自動化運(yùn)輸中發(fā)揮最大的效用。

3.2 管道維護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

可編程邏輯控制器的管道維護(hù)提示功能的實(shí)現(xiàn)主要利用輸入與輸出接口處的電力線路部分，具體的實(shí)現(xiàn)方式就是在這個位置添加一個額外的保險熔斷絲，用此來有效的為PLC提供一個標(biāo)準(zhǔn)范圍的安全電壓來保障系統(tǒng)，如果線路中的電壓或電流出現(xiàn)超高流電壓或錯誤電壓等異常情況時，就可以實(shí)現(xiàn)自動化切斷線路，進(jìn)而避免因異常故障損壞模塊以達(dá)到對可編程邏輯控制器中模塊的保護(hù)。這個功能可以實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)發(fā)出信號缺失提醒，實(shí)現(xiàn)管道維護(hù)提示。

四、 PLC對天然氣運(yùn)輸管道保護(hù)功能的意義

可編程邏輯控制器具有高精度、快速自檢等優(yōu)勢，能在天然氣進(jìn)行自動化運(yùn)輸過程中起到保駕護(hù)航的作用，隨著其系統(tǒng)的發(fā)展和完善會對天然氣自動化管道運(yùn)輸有著越來越重要的作用和意義，為保障PLC最大限度的發(fā)揮作用并有效地降低人工作用的強(qiáng)度，就必須持續(xù)更新和擴(kuò)展PLC系統(tǒng)，使其更好的適應(yīng)與天然氣自動化管道運(yùn)輸?shù)男枨?，從而促進(jìn)天然氣運(yùn)輸自動化控制水平的不斷提高。

五、結(jié)束語

綜上所述，可編程邏輯控制器系統(tǒng)功能強(qiáng)大，在處理天然氣運(yùn)輸?shù)倪^程中能夠發(fā)揮其特有的優(yōu)勢，對天然氣管道自動化運(yùn)輸控制有著至關(guān)重要的意義。隨著我國天然氣行業(yè)的發(fā)展，天然氣管道自動化系統(tǒng)規(guī)模也在隨之?dāng)U大和更新，實(shí)現(xiàn)能夠更好的控制天然氣管道運(yùn)輸?shù)男枰?，探究PLC在天然氣管道運(yùn)輸自動化中的應(yīng)用與作用可以使我們更好的了解其系統(tǒng)存在的處理速度快、精準(zhǔn)度高等多種特性，并深刻認(rèn)識到發(fā)展其系統(tǒng)的必要性。它不僅能為天然氣運(yùn)輸提供相應(yīng)的技術(shù)保障還能在一定程度上降低我們?nèi)斯ぷ鳂I(yè)難度以達(dá)到降低人工成本的作用。

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