|
張建
（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）
摘 要 本文采用和利時公司具有自主知識產權的新一代控製器LK係列PLC，實現了站控係統的各種功能，並分別完成就地和遠程的監控。通過VPN網絡，站控係統與調度中心進行對接，實現了站控係統與調度中心之間的數據交換。
關鍵詞 天然氣輸氣管道；站控係統；LK係列PLC
The Application of Hollysys LK-series PLC in the Gas Station Control System
Zhang Jian
（Beijing 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
新餘燃氣有限公司利用中石化“川氣東送”氣(qi)源(yuan)為(wei)新(xin)餘(yu)市(shi)的(de)城(cheng)市(shi)居(ju)民(min)和(he)工(gong)業(ye)用(yong)戶(hu)供(gong)應(ying)天(tian)然(ran)氣(qi)。根(gen)據(ju)天(tian)然(ran)氣(qi)管(guan)網(wang)分(fen)布(bu)，在(zai)整(zheng)個(ge)天(tian)然(ran)氣(qi)管(guan)線(xian)上(shang)設(she)置(zhi)不(bu)同(tong)規(gui)模(mo)的(de)站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)。所(suo)謂(wei)站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)是(shi)天(tian)然(ran)氣(qi)管(guan)線(xian)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)站(zhan)。該(gai)項(xiang)天(tian)然(ran)氣(qi)利(li)用(yong)工(gong)程(cheng)的(de)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)是(shi)有(you)人(ren)值(zhi)守(shou)的(de)站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)和(he)安(an)防(fang)係(xi)統(tong)，包(bao)括(kuo)城(cheng)市(shi)門(men)站(zhan)和(he)調(tiao)壓(ya)站(zhan)兩(liang)個(ge)子(zi)站(zhan)。這(zhe)兩(liang)個(ge)子(zi)站(zhan)與(yu)新(xin)餘(yu)燃(ran)氣(qi)有(you)限(xian)公(gong)司(si)現(xian)有(you)的(de)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)聯(lian)網(wang)，工(gong)藝(yi)參(can)數(shu)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)新(xin)餘(yu)燃(ran)氣(qi)有(you)限(xian)公(gong)司(si)現(xian)有(you)的(de)調(tiao)度(du)中(zhong)心(xin)。
設在長距離輸氣管線與城市燃氣輸配係統交接處的燃氣調壓計量設施被稱為城市門站，其自控係統被稱為站控係統，主要由監控計算機、PLC、儀表、變bian送song器qi和he通tong訊xun設she備bei組zu成cheng。城cheng市shi門men站zhan是shi城cheng市shi天tian然ran氣qi供gong氣qi係xi統tong的de起qi點dian和he關guan鍵jian場chang站zhan，集ji成cheng了le眾zhong多duo功gong能neng，可ke以yi完wan成cheng就jiu地di監jian控kong和he遠yuan程cheng監jian控kong。站zhan控kong係xi統tong的dePLC采用和利時LK係列大型PLC，支持雙機冗餘、電源冗餘、以太網冗餘和總線冗餘。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，並且還采用無線通訊進行備份。
調(tiao)壓(ya)站(zhan)是(shi)城(cheng)市(shi)燃(ran)氣(qi)輸(shu)配(pei)係(xi)統(tong)中(zhong)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)並(bing)穩(wen)定(ding)管(guan)網(wang)中(zhong)壓(ya)力(li)的(de)設(she)施(shi)，其(qi)自(zi)控(kong)係(xi)統(tong)也(ye)被(bei)稱(cheng)為(wei)站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)。按(an)照(zhao)燃(ran)氣(qi)進(jin)出(chu)口(kou)管(guan)道(dao)壓(ya)力(li)的(de)不(bu)同(tong)，調(tiao)壓(ya)站(zhan)可(ke)分(fen)為(wei)高(gao)中(zhong)壓(ya)調(tiao)壓(ya)站(zhan)、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範圍的區域調壓站和為單獨建築物或工業企業服務的用戶調壓站。
在(zai)站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)中(zhong)，無(wu)論(lun)是(shi)城(cheng)市(shi)門(men)站(zhan)還(hai)是(shi)調(tiao)壓(ya)站(zhan)，都(dou)是(shi)為(wei)了(le)實(shi)現(xian)為(wei)城(cheng)市(shi)居(ju)民(min)及(ji)工(gong)業(ye)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)的(de)供(gong)氣(qi)而(er)設(she)置(zhi)的(de)。站(zhan)控(kong)係(xi)統(tong)對(dui)所(suo)采(cai)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)統(tong)計(ji)、分析、存儲，並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 天然氣站控係統設計
2.1 天然氣站控係統的總體設計
新餘燃氣有限公司天然氣利用工程的站控係統總體設計如圖1所示，包括城市門站和調壓站兩個站控係統。
圖1 天然氣站控係統總體設計
站控係統包括操作員工作站、工程師工作站、PLC和he通tong訊xun設she備bei等deng。站zhan控kong係xi統tong可ke以yi獨du立li完wan成cheng對dui所suo在zai站zhan場chang的de數shu據ju采cai集ji和he控kong製zhi，同tong時shi還hai可ke以yi將jiang有you關guan信xin息xi傳chuan輸shu給gei調tiao度du控kong製zhi中zhong心xin，接jie受shou其qi下xia達da的de命ming令ling並bing執zhi行xing。在zai站zhan控kong係xi統tong的de調tiao度du室shi設she置zhi2台監控工作站，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。安防係統包含視頻監控係統和紅外對射報警係統。在城市門站區域，共設置6台攝像機，其中2台安裝在工藝裝置區，4台安裝在安全區。在調壓站區域，共設置11台攝像機，其中6台安裝在工藝裝置區，5台tai安an裝zhuang在zai安an全quan區qu。安an防fang係xi統tong實shi現xian聯lian網wang監jian控kong，執zhi行xing總zong調tiao度du中zhong心xin發fa送song的de指zhi令ling，向xiang總zong調tiao度du中zhong心xin發fa送song帶dai時shi間jian標biao誌zhi的de實shi時shi數shu據ju，進jin行xing數shu據ju通tong信xin管guan理li。
工gong程cheng師shi工gong作zuo站zhan的de主zhu要yao功gong能neng是shi對dui城cheng市shi門men站zhan及ji調tiao壓ya站zhan的de工gong藝yi變bian量liang進jin行xing數shu據ju采cai集ji和he處chu理li，對dui電dian力li設she備bei及ji其qi相xiang關guan變bian量liang進jin行xing監jian控kong，對dui可ke燃ran氣qi體ti進jin行xing監jian視shi和he報bao警jing，顯xian示shi動dong態tai工gong藝yi流liu程cheng，顯xian示shi各ge種zhong工gong藝yi變bian量liang、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曆史曲線，實現流量計算、流量控製、壓力控製、邏輯控製、聯鎖保護、打印報警、事件報告以及生產報表等。
2.2 天然氣站控係統的PLC配置
新餘燃氣有限公司天然氣利用工程的天然氣站控係統的PLC配置如圖2所示。站控係統選用和利時公司的具有自主知識產權的新一代控製器LK係列PLC，CPU采用LK係列中最高端的LK210，具有熱備冗餘的功能，並具有2個以太網接口、2個冗餘的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，可以實現各種複雜的控製邏輯和大量的過程控製。城市門站和調壓站站控係統I/O統計分別如表1和表2所示，PLC配置分別如表3和表4所示。
圖2 天然氣站控係統的PLC配置
表1 城市門站站控係統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 調壓站站控係統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 城市門站站控係統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，支持冗餘 |
|
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槽冗餘本地背板 |
1 |
LK121，本地背板，冗餘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 調壓站站控係統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，支持冗餘 |
|
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槽冗餘本地背板 |
1 |
LK121，本地背板，冗餘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係列PLC在天然氣站控係統中的應用。利用LK係列PLC實現了站控係統的各種功能，分別完成就地和遠程的監控。通過VPN網絡實現了站控係統與調度中心的對接和數據交換。該係統自運行以來，控製功能穩定，設備運行良好，充分驗證了LK係統PLC的優良性能。
參考文獻
[ 1 ] 徐菱虹,鄧月光.中壓天然氣管網SCADA係統的設計與實現[J].信息管理
[ 2 ] 杜永良,楊公源.天然氣管理輸配調度中的SCADA係統[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 ] 顧戰鬆.可編程控製器原理與應用[M].國防工業出版社
|
