黎燕（重慶氣礦工藝研究所，四川 成都610041）

現(xiàn)代工業(yè)體系逐漸完善，生產(chǎn)智能化水平進(jìn)一步提升，PLC作為一種可編輯控制器可以通過(guò)對(duì)其應(yīng)用，來(lái)提高生產(chǎn)服務(wù)水平與效率，提升用戶滿意度，促進(jìn)企業(yè)良性發(fā)展。PLC 技術(shù)在深入應(yīng)用的同時(shí)，一部分人對(duì)其在天然氣運(yùn)輸自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用產(chǎn)生一點(diǎn)質(zhì)疑，很大程度上限制了PLC技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展與推廣。

1 PLC相關(guān)概念分析

1.1 PLC概念

PLC 技術(shù)是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)（Programm able Logic Controller），主要指通過(guò)相應(yīng)科學(xué)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制與用戶命令執(zhí)行。一般常見(jiàn)的PLC主要包括處理器、輸出接口、輸入接口、存儲(chǔ)器、電路等部分。在PLC中包含了通信模塊與功能模塊兩大部分。PLC 工作模式主要分為停止模式與運(yùn)行模式兩種。在運(yùn)行模式中，PLC會(huì)通過(guò)內(nèi)部處理—相關(guān)信息操作—輸入信息處理—相關(guān)程序執(zhí)行—輸出處理—內(nèi)部處理這一程序，形成一個(gè)有五個(gè)階段處理閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作。在PLC 循環(huán)工作中，不同環(huán)節(jié)承擔(dān)著不同職責(zé)，其中內(nèi)部處理則主要負(fù)責(zé)對(duì)PLC硬件進(jìn)行檢查、監(jiān)視定時(shí)等工作。程序處理環(huán)節(jié)則主要負(fù)責(zé)按照一定順序，對(duì)程序進(jìn)行掃描，并根據(jù)寄存器中采樣結(jié)果進(jìn)行邏輯運(yùn)算，完成相應(yīng)程序設(shè)定。

1.2 PLC特點(diǎn)

PLC技術(shù)特點(diǎn)明顯，對(duì)于提升天然氣輸送自控水平意義深遠(yuǎn)：第一，與傳統(tǒng)電氣控制相比，PLC 技術(shù)抗干擾能力更強(qiáng)，可以將集成電路優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，利用隔離模塊設(shè)計(jì)，減少彼此之間干擾，提升自控系統(tǒng)抗干擾能力。第二，PLC 技術(shù)可以及時(shí)預(yù)報(bào)故障。PLC技術(shù)技術(shù)可以對(duì)自身運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)自身運(yùn)行故障時(shí)，還會(huì)及時(shí)報(bào)警，方便相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)故障及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理，確保自控系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。第三，有利于機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)。PLC設(shè)備相對(duì)比較輕，操作起來(lái)比簡(jiǎn)單方便，可以更為高質(zhì)量將自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算技術(shù)相融合，提升自控系統(tǒng)智能化水平，提升天然氣輸送控制質(zhì)量。且PLC技術(shù)編程方式相對(duì)比較簡(jiǎn)單，為后期相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供便利。第四，PLC 技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛。PLC 技術(shù)可以應(yīng)用與多種不同類(lèi)型的自控系統(tǒng)之中，為整體天然氣自控系統(tǒng)性能提升提供一定保障。

2 天然氣輸送自控系統(tǒng)中PLC應(yīng)用分析

2.1 PLC技術(shù)配置設(shè)計(jì)

相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)PLC技術(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)天然氣輸送控制，提升天然氣輸送自控水平，確保天然氣輸送質(zhì)量與安全。利用PLC 技術(shù)進(jìn)行天然氣管道輸送控制主要是通過(guò)數(shù)據(jù)采集、集成接口管理、指示燈等邏輯功能設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際天然氣輸送情況，結(jié)合PLC技術(shù)五種語(yǔ)言模塊設(shè)計(jì)，優(yōu)化天然氣運(yùn)輸總控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制輸送目的，提升天然氣輸送自控水平。在運(yùn)用PLC 技術(shù)進(jìn)行天然氣輸送控制同時(shí)，時(shí)刻監(jiān)視設(shè)備具體情況，對(duì)輸送管道等進(jìn)行嚴(yán)格控制，以確保自控水平[1]。除了正常運(yùn)行需要進(jìn)行監(jiān)控之外，對(duì)于備用機(jī)運(yùn)行安全也要進(jìn)行監(jiān)控，確保備用機(jī)狀態(tài)良好，一旦主機(jī)發(fā)生故障時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，確保天然氣輸送自控質(zhì)量，提升天然氣運(yùn)輸安全性。

2.2 天然氣輸送自控

相關(guān)技術(shù)人員可以通過(guò)PLC邏輯設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣輸送自控，提升自控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與控制多樣性。一般在應(yīng)用中往往會(huì)選用LK210、最小值大于8M、RS232-485 串行接口與自由接口、冗余Profibus-DP總線接口兩個(gè)、以太網(wǎng)接口兩個(gè)等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)自控系統(tǒng)多樣化控制。在PLC使用過(guò)程中需要保持與GPS協(xié)調(diào)一致，在時(shí)間標(biāo)簽上要達(dá)到毫秒級(jí)別，應(yīng)用24VDC 冗余電源，確保數(shù)據(jù)處理時(shí)間上精準(zhǔn)性，確保自控質(zhì)量。另外，要選擇正確輸出與輸入模塊。模塊必須具備自我檢測(cè)能力與抗浪涌能力，確保運(yùn)用安全。輸出與輸入模塊要選擇可以拔電或者充電工作模式，提升使用的便利度。

2.3 通信功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

利用PLC技術(shù)可以完善天然氣輸送自控系統(tǒng)，完善通信自控系統(tǒng)。PLC可以對(duì)工作中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具體情況進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，及時(shí)作出反饋，實(shí)現(xiàn)天然氣輸送自控系統(tǒng)通信功能，提升天然氣自控系統(tǒng)質(zhì)量。PLC技術(shù)主要通過(guò)與IOS/IEEE 通信指標(biāo)向?qū)?yīng)的通信系統(tǒng)，滿足標(biāo)準(zhǔn)化通信需求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O 接口與通信接口多種形式操作，實(shí)現(xiàn)天然氣輸送自控系統(tǒng)通信功能，提升自控系統(tǒng)質(zhì)量[2]。

3 應(yīng)用案例分析—N化工廠天然氣輸送自控系統(tǒng)

3.1天然氣輸送展站控系統(tǒng)功能

該天然氣運(yùn)輸自控系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)功能：（1）生產(chǎn)管理與天然氣管道流量計(jì)算；（2）天然氣運(yùn)輸趨勢(shì)、緊急事件預(yù)報(bào)、緊急事件處理顯示；（3）實(shí)時(shí)采集天然氣運(yùn)輸相關(guān)生產(chǎn)與輸送現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；（4）對(duì)天然氣站內(nèi)電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，調(diào)整閥門(mén)PID等；（5）對(duì)清管順序進(jìn)行控制等。

3.2 PLC系統(tǒng)軟件與硬件設(shè)計(jì)

在PLC系統(tǒng)分析上，從該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)兩方面入手。首先，軟件主要應(yīng)用RSLinx 系統(tǒng)，確保該系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上使用，并建立計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊，設(shè)計(jì)圖形程序。其流程主要為開(kāi)始—相關(guān)模擬量數(shù)據(jù)采集—將采集數(shù)據(jù)傳送—將模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行量化—相關(guān)閥門(mén)控制—自動(dòng)收球—系統(tǒng)報(bào)警處理—流量計(jì)算—電源監(jiān)視—?dú)怏w組分—結(jié)束。其中氣體組分分析上，由于受到外界影響較大，可能會(huì)出現(xiàn)誤差，因此利用PLC對(duì)組分進(jìn)行判斷，若組分?jǐn)?shù)值出現(xiàn)負(fù)數(shù)或者不在范圍內(nèi)，那么本次分析數(shù)值不參與最終計(jì)算，組分值選擇距離控制最近準(zhǔn)確組分值。PLC系統(tǒng)還涉及相應(yīng)報(bào)警處理工程，一旦天然氣運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)故障會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，確保相關(guān)技術(shù)人員可以第一時(shí)間探查到系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并及時(shí)做好相應(yīng)處理工作，提升控制水平。電動(dòng)閥門(mén)控制上采用兩種控制模式，遠(yuǎn)程控制與就地控制，方便相關(guān)工作人員根據(jù)工作需要，適當(dāng)對(duì)控制方式進(jìn)行調(diào)整，提升天然氣輸送自控系統(tǒng)智能化水平。

其次，PLC系統(tǒng)硬件設(shè)置站內(nèi)控制系統(tǒng)選擇I/O框架結(jié)構(gòu)、處理器、遠(yuǎn)程框架、通訊電纜、AGA計(jì)算模板等。處理器選擇上主要利用1785-L30B型32K內(nèi)存、配置四個(gè)通訊端口、EEPROM內(nèi)容模塊，對(duì)用戶程序文件進(jìn)行備份與存儲(chǔ)。當(dāng)處理中出現(xiàn)全部斷電又突然恢復(fù)等情況導(dǎo)致RAM 失效，可以通過(guò)EEPROM重新在RAM 內(nèi)書(shū)寫(xiě)正確程序，確保質(zhì)量。I/O 模板與處理器選擇1771-P7電源，接在框架外部，確保自控系統(tǒng)質(zhì)量。以太網(wǎng)模板選擇1785-ENET 模板，并將其與PLC 處理器相關(guān)連接，同時(shí)插入PLC 框架，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)處理，但在IP 地址設(shè)計(jì)上要設(shè)定惟一地址。天然氣流量計(jì)算系統(tǒng)則主要采用2100-AGA流量計(jì)算模板，同時(shí)對(duì)10路測(cè)量?jī)x器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提升天然氣流量計(jì)算效率[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，PLC在天然氣輸送自控系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛，可以應(yīng)用于技術(shù)配置設(shè)計(jì)、天然氣輸送自控、通信功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等方面，提升天然氣輸送質(zhì)量與水平，為企業(yè)發(fā)展提供有力保障。企業(yè)在設(shè)計(jì)中可以根據(jù)自身天然氣具體情況，參照N化工廠天然氣輸送自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，不斷優(yōu)化自身天然氣自控系統(tǒng)，提升天然氣輸送控制水平，確保天然氣輸送質(zhì)量，促進(jìn)自身發(fā)展。