張建
?。ū本┖屠麜r(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司，100176）
摘 要 本文采用和利時(shí)公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代控制器LK系列PLC，實(shí)現(xiàn)了站控系統(tǒng)的各種功能，并分別完成就地和遠(yuǎn)程的監(jiān)控。通過VPN網(wǎng)絡(luò)，站控系統(tǒng)與調(diào)度中心進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)了站控系統(tǒng)與調(diào)度中心之間的數(shù)據(jù)交換。
關(guān)鍵詞 天然氣輸氣管道；站控系統(tǒng)；LK系列PLC
The Application of Hollysys LK-series PLC in the Gas Station Control System
Zhang Jian
?。˙eijing Hollysys Automation & Drive Ltd.,Co，100176）
Abstract In the paper, a new generation controller LK-series PLC of Hollysys who has the independent intellectual property rights, is used in the control system. It could fulfill all sorts of function of SCS, and separately complete local and remote monitoring and control. Through the VPN network, station control system links to the dispatch center, and exchange data with the dispatch center.
Key Words Gas transmission pipeline, SCS(Station Control System), LK-series PLC
1 引言
新余燃?xì)庥邢薰纠弥惺?quot;川氣東送"氣源為新余市的城市居民和工業(yè)用戶供應(yīng)天然氣。根據(jù)天然氣管網(wǎng)分布，在整個(gè)天然氣管線上設(shè)置不同規(guī)模的站控系統(tǒng)。所謂站控系統(tǒng)是天然氣管線監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控站。該項(xiàng)天然氣利用工程的監(jiān)控系統(tǒng)是有人值守的站控系統(tǒng)和安防系統(tǒng)，包括城市門站和調(diào)壓站兩個(gè)子站。這兩個(gè)子站與新余燃?xì)庥邢薰粳F(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，工藝參數(shù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫掠嗳細(xì)庥邢薰粳F(xiàn)有的調(diào)度中心。
設(shè)在長距離輸氣管線與城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)交接處的燃?xì)庹{(diào)壓計(jì)量設(shè)施被稱為城市門站，其自控系統(tǒng)被稱為站控系統(tǒng)，主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、PLC、儀表、變送器和通訊設(shè)備組成。城市門站是城市天然氣供氣系統(tǒng)的起點(diǎn)和關(guān)鍵場站，集成了眾多功能，可以完成就地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。站控系統(tǒng)的PLC采用和利時(shí)LK系列大型PLC，支持雙機(jī)冗余、電源冗余、以太網(wǎng)冗余和總線冗余。城市門站的PLC與站內(nèi)第三方設(shè)備的通訊采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊。城市門站與調(diào)度中心的通訊采用光纖通訊，并且還采用無線通訊進(jìn)行備份。
調(diào)壓站是城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中自動(dòng)調(diào)節(jié)并穩(wěn)定管網(wǎng)中壓力的設(shè)施，其自控系統(tǒng)也被稱為站控系統(tǒng)。按照燃?xì)膺M(jìn)出口管道壓力的不同，調(diào)壓站可分為高中壓調(diào)壓站、中中壓調(diào)壓站、中低壓調(diào)壓站等。按服務(wù)對象的不同，調(diào)壓站又分為供應(yīng)一定范圍的區(qū)域調(diào)壓站和為單獨(dú)建筑物或工業(yè)企業(yè)服務(wù)的用戶調(diào)壓站。
在站控系統(tǒng)中，無論是城市門站還是調(diào)壓站，都是為了實(shí)現(xiàn)為城市居民及工業(yè)用戶提供穩(wěn)定的供氣而設(shè)置的。站控系統(tǒng)對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、存儲，并以圖形和報(bào)表的形式反應(yīng)給調(diào)度人員，同時(shí)向調(diào)度中心發(fā)送相應(yīng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
2 天然氣站控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 天然氣站控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
新余燃?xì)庥邢薰咎烊粴饫霉こ痰恼究叵到y(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示，包括城市門站和調(diào)壓站兩個(gè)站控系統(tǒng)。
圖1 天然氣站控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
站控系統(tǒng)包括操作員工作站、工程師工作站、PLC和通訊設(shè)備等。站控系統(tǒng)可以獨(dú)立完成對所在站場的數(shù)據(jù)采集和控制，同時(shí)還可以將有關(guān)信息傳輸給調(diào)度控制中心，接受其下達(dá)的命令并執(zhí)行。在站控系統(tǒng)的調(diào)度室設(shè)置2臺監(jiān)控工作站，實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況。如果調(diào)度室監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，PLC可以獨(dú)立工作。安防系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)和紅外對射報(bào)警系統(tǒng)。在城市門站區(qū)域，共設(shè)置6臺攝像機(jī)，其中2臺安裝在工藝裝置區(qū)，4臺安裝在安全區(qū)。在調(diào)壓站區(qū)域，共設(shè)置11臺攝像機(jī)，其中6臺安裝在工藝裝置區(qū)，5臺安裝在安全區(qū)。安防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，執(zhí)行總調(diào)度中心發(fā)送的指令，向總調(diào)度中心發(fā)送帶時(shí)間標(biāo)志的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信管理。
工程師工作站的主要功能是對城市門站及調(diào)壓站的工藝變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，對電力設(shè)備及其相關(guān)變量進(jìn)行監(jiān)控，對可燃?xì)怏w進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警，顯示動(dòng)態(tài)工藝流程，顯示各種工藝變量、其他有關(guān)參數(shù)和報(bào)警一覽表，對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存及處理，顯示實(shí)時(shí)趨勢曲線和歷史曲線，實(shí)現(xiàn)流量計(jì)算、流量控制、壓力控制、邏輯控制、聯(lián)鎖保護(hù)、打印報(bào)警、事件報(bào)告以及生產(chǎn)報(bào)表等。
2.2 天然氣站控系統(tǒng)的PLC配置
新余燃?xì)庥邢薰咎烊粴饫霉こ痰奶烊粴庹究叵到y(tǒng)的PLC配置如圖2所示。站控系統(tǒng)選用和利時(shí)公司的具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(gè)以太網(wǎng)接口、2個(gè)冗余的Profibus-DP總線接口、1個(gè)支持自由口協(xié)議和Modbus協(xié)議的RS232串行接口、1個(gè)支持自由口協(xié)議和Modbus協(xié)議的RS232/485串行接口，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制邏輯和大量的過程控制。城市門站和調(diào)壓站站控系統(tǒng)I/O統(tǒng)計(jì)分別如表1和表2所示，PLC配置分別如表3和表4所示。
圖2 天然氣站控系統(tǒng)的PLC配置
表1 城市門站站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)
|
|
AI |
DI |
AO |
DO |
RS485 |
|
實(shí)際點(diǎn)數(shù) |
20 |
28 |
0 |
4 |
3 |
|
實(shí)配點(diǎn)數(shù) |
24 |
32 |
0 |
16 |
31 |
表2 調(diào)壓站站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)
|
|
AI |
DI |
AO |
DO |
RS485 |
|
實(shí)際點(diǎn)數(shù) |
20 |
32 |
8 |
4 |
2 |
|
實(shí)配點(diǎn)數(shù) |
24 |
32 |
8 |
16 |
31 |
表3 城市門站站控系統(tǒng)PLC配置
|
序號 |
詳情 |
數(shù)量 |
規(guī)格型號 |
|
1 |
電源模塊 |
2 |
LK910，電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC， |
|
2 |
CPU模塊 |
2 |
LK210，CPU模塊，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序 |
|
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(diǎn)數(shù)字量輸入模塊 |
2 |
LK610，16通道數(shù)字量輸入模塊，12/24V DC，漏型 |
|
6 |
16點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊 |
1 |
LK710，16通道數(shù)字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出 |
|
7 |
8點(diǎn)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(zhuǎn)動(dòng)工具 |
1 |
LKF003，LK I/O底板編碼銷轉(zhuǎn)動(dòng)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， |
表4 調(diào)壓站站控系統(tǒng)PLC配置
|
序號 |
詳情 |
數(shù)量 |
規(guī)格型號 |
|
1 |
電源模塊 |
2 |
LK910，電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC， |
|
2 |
CPU模塊 |
2
|
LK210，CPU模塊，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序 |
|
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(diǎn)數(shù)字量輸入模塊 |
2 |
LK610，16通道數(shù)字量輸入模塊，12/24V DC，漏型 |
|
6 |
16點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊 |
1 |
LK710，16通道數(shù)字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出 |
|
7 |
8點(diǎn)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(diǎn)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(jié)論
本文介紹了和利時(shí)公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的LK系列PLC在天然氣站控系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用LK系列PLC實(shí)現(xiàn)了站控系統(tǒng)的各種功能，分別完成就地和遠(yuǎn)程的監(jiān)控。通過VPN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了站控系統(tǒng)與調(diào)度中心的對接和數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)自運(yùn)行以來，控制功能穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行良好，充分驗(yàn)證了LK系統(tǒng)PLC的優(yōu)良性能。
參考文獻(xiàn)
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[ 2 ] 杜永良,楊公源.天然氣管理輸配調(diào)度中的SCADA系統(tǒng)[J].儀器儀表用戶
[ 3 ] 黃春芳.天然氣管道輸送技術(shù)[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(zhàn)松.可編程控制器原理與應(yīng)用[M].國防工業(yè)出版社