【正文】 II Schneider quantum 系列在天然氣分輸站場的應(yīng)用 1 前言 20 世紀(jì) 70 年代以來， 天然氣產(chǎn) 量和貿(mào)易量不斷增長，消費市場不斷擴(kuò)大。 （ 5） 學(xué)會用 concept 軟件編寫程序并在計算機(jī)模擬仿真。 5．畢業(yè)設(shè)計 (論文 )的目標(biāo)及具體要求 I （ 1） 熟悉輸氣管道分輸站場工藝流程，掌握分輸站場工藝要求 。 [2] 掌握天然氣分輸站調(diào)壓監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計流程 。盡我所知， 除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 [3] 掌握 Schneider quantum 系列 PLC 的基本原理、配置及 I/O 模快功能和選型。 （ 2） 設(shè)計一個天然氣分輸站場的調(diào)壓監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 6） 要求圖表用計算機(jī)繪制，符號、標(biāo)識清楚規(guī)范。由于世界上新開發(fā)的大型氣田多遠(yuǎn)離消費中心；因此，全世界形成了洲際的、多國的、全國性的和地區(qū)性的大型供氣系統(tǒng)。 目前，西氣東輸工程運營管理采用了 SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控，并通過采用微波、衛(wèi)星和租用地方郵網(wǎng)方式進(jìn)行通信。 近年來，隨著 SCADA 技術(shù)的發(fā)展，早期安裝實施的自動化技術(shù)系統(tǒng)在設(shè)備和功能上已不能滿足管線自動化的要求，許多管線都對舊的 SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行 了更新改造。 西氣東輸管道設(shè)計輸量為120 108m3/a；管道全長 km；管徑 1016 mm；設(shè)計壓力 10MPa；管道鋼級L485(X70)；全線共設(shè)工藝站場 35 座，線路閥室 137 座，壓氣站 10 座。同時，管道的智能化程度也得到了很大的提高。 目前自動控制在站控自動化方面有了很大發(fā)展，根據(jù)目前 SCADA 系統(tǒng)的應(yīng)用和經(jīng)驗總結(jié)，管道 SCADA 系統(tǒng)的控制層次通常分為三級：控制中心級、站控級和設(shè)備控制級，該結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了集中管理、分散控制的現(xiàn)代系統(tǒng)控制原則，特別適用于長輸管道這種分散性大、跨地域廣、功能相似系統(tǒng)的運行管理和控制。調(diào)度和操作人員在調(diào)度控制中心通過計算系統(tǒng)完成對全線的監(jiān)視、操作和管理。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修 或緊急停車時，可就地控制。 3 總結(jié) 隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新的 SCADA 系統(tǒng)將提供更加開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的更高層次發(fā)展。 參考文獻(xiàn) 1 江秀漢，李琳，孟立宏 . 長輸管道自動化技術(shù) . 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社， ： 30~45 2 李順德 . 我國油氣長輸管道的建設(shè)與發(fā)展 . 油氣田地面工程， 20xx， 24(11)： 16~17 3 彭武強(qiáng) . SCADA 系統(tǒng)在原油長輸管線中的應(yīng)用 . 石油化工自動化， 20xx： 98~102 4 錢建華 . 關(guān)于中國石化油氣管道發(fā)展的思考 . 油氣儲運 ， 20xx， 22(09)： 78~81 5 曾葉麗，董秀成，朱敏等 . 新時期我國天然氣工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變探討 . 天然 氣工業(yè) ， 20xx，27(2)： 131~133 6 Kelly Doran .SCADA certification program confirms professional skills. Pipeline amp。 審查意見： 指導(dǎo)教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 IV 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評閱教師評語 評閱教師 職 稱 評 閱日 期 評閱參考內(nèi)容：學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)設(shè)計（ 論文）的質(zhì)量和水平， 畢業(yè)設(shè)計（ 論文）的難度及工作量， 畢業(yè)設(shè)計（ 論文）的優(yōu)特點及不足。s Modicon quantum PLC pany subtransmission station in Castle Peak field application of automatic control systems, the paper first introduces the station control system and the significance of the development at home and abroad, SCADA control and data acquisition systems and programmable logic controller development, citing the Castle Peak typical station control system configuration, position and function of each system, and then describes the control flow station, PLC type, hardware configuration, all I / O module features, and finally through the use of Schneider produced modicon quantum series PLC and related programming software programming concept, using one of the PID modules, subtransmission station to adjust the pressure and flow, and thus to achieve the subtransmission station Selection of control pressure and flow regulation to ensure the gas pressure control within the required to fully meet the downstream user of natural gas pressure and flow requirements, the final surge to plete the process of voltage regulation system, embodied in the subtransmission station PLC control system an important role. [Keywords] PLC, subtransmission station, voltage regulation system, flow, pressure, regulation, selection control,PID 緒論 第 1 頁 (共 58 頁 ) Schneider quantum 系列在天然氣分輸站場的應(yīng)用 1 緒論 課題背景 隨著我國經(jīng)濟(jì)近年來的飛速發(fā)展，能源的開發(fā)與供應(yīng)將是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心之一。SCADA 系統(tǒng)作為石油和天然氣管道運行的監(jiān)測和控制體系，在我國管道自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越多，極大地提高了管道運行的自動化，保證了 管道安全、可靠、平穩(wěn)的運行。 SCADA 控制系統(tǒng)包括計算機(jī)控制系統(tǒng)和 PLC 檢測控制儀表系統(tǒng)，調(diào)度控制中心將有關(guān)信息通過衛(wèi)星信道與沿線各個站場的站控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。沿線各站場的站控PLC 系統(tǒng)將完成對該站的數(shù)據(jù)采集、保護(hù)等任務(wù)，并為調(diào)度控制中心提供有關(guān)數(shù)據(jù)，接收和自動執(zhí)行調(diào)度控制中心下達(dá)的指令 [3,4]。目前新建管道與國際接軌， 并用光纜進(jìn)行通信，傳輸信息量大。它是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。第一代是基于專用計算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)，這一階段是從計算機(jī)運用到 SCADA 系統(tǒng)時開始到 70 年代。該系統(tǒng)的主要特征是采用 Inter 技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及 JAVA 等技術(shù)，繼續(xù)擴(kuò)大 SCADA 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟(jì)運行以及商業(yè)化運營的需要 。同時現(xiàn)場具備就地手動控制功能?？刂茩?quán)限由調(diào)度控制中心確定，經(jīng)調(diào)度控制中心授權(quán)后，才允許操作人員通過站控系統(tǒng)對各站進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的工作。全線的壓力和流量控制由調(diào)度控制中心根據(jù)輸送計劃和模擬計算 ，通過通信信道將壓力或流量設(shè)定點和相關(guān)指令傳送給有關(guān)的站控系統(tǒng)執(zhí)行。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一 定規(guī)則組合配置。發(fā)展到目前形成三大流派，一是梯形邏輯圖 LAD(Ladder)，二是連續(xù)功能圖 (Continuous Function Chart CFC)，三是語句表語言 (Statement ListSTL)，更重要的是時刻都要求自身的質(zhì)量 。 PLC 與 PC 集成，即將計算機(jī)、 PLC 及操作人員的緒論 第 5 頁 (共 58 頁 ) 人 — 機(jī)接口結(jié)合在一起，使 PLC 能利用計算機(jī)豐富的軟件資源，而計算機(jī)能和 PLC的模塊交互存取數(shù)據(jù)。現(xiàn)在開發(fā)以 PC 為基、在 WINDOWS 平臺下 ,符合 IEC11313 國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的 PLC 正在規(guī)劃中。 隨著微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信、人 — 機(jī)界面技術(shù)的迅速發(fā)展 ,工業(yè)自動化技術(shù)日新月異 ,各種產(chǎn)品競爭激烈 ,新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。 SCS 和 RTU 作為 SCADA 系統(tǒng)的遠(yuǎn)方控制單元，不但能獨立完成對所在工藝站場的數(shù)據(jù)采集和控制，而且能 將有關(guān)信息傳送給操作區(qū)管理處和調(diào)度控制中心并接受調(diào)度控制中心下達(dá)的命令。系統(tǒng)投產(chǎn)后，操作人員在調(diào)度 控制中心通過 SCADA 系統(tǒng)可完成對管道的監(jiān)控和運行管理，達(dá)到 “ 有人值守，無人操作 ” 的運行管理水平。同時， 站控系統(tǒng) SCS 還要與調(diào)度中心進(jìn)行通訊 ， 向調(diào)度中心提供本站內(nèi)的工藝設(shè)備的運行參數(shù)，并接受調(diào)度控制中心的調(diào)度指令和參數(shù)設(shè)置。 站控系統(tǒng) SCS 采用以 PLC 系統(tǒng)為硬件基礎(chǔ)組成控制系統(tǒng)，可以獨立完成本站內(nèi)所有監(jiān)控對象和控制設(shè)備的本地控制，由本地 PLC控制器實現(xiàn) 邏輯和算法的運算，形成一個功能完整的控制系統(tǒng) 。操作員工作站 從 通訊服務(wù)器 RCI 中讀取數(shù)據(jù) 。 站控 PLC系統(tǒng) PLC 系統(tǒng)是 SCADA 系統(tǒng)的控制核心。 RCI 遠(yuǎn)程通訊接口用于收集 PLC、 ESD 和第三方智能設(shè)備 (流量計算機(jī)、色譜分析儀、電力設(shè)備等 )的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳操作員工作站和調(diào)度中心。最后由遠(yuǎn)程機(jī)架上面的 NOE 模塊接入以太網(wǎng)，將數(shù)據(jù)與上位機(jī)進(jìn)行交換。流量計算機(jī)、氣相色譜分析儀、變配電系統(tǒng)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、太陽能 發(fā)電設(shè)備 、 UPS 不間斷電源、遠(yuǎn)程線路截斷閥及站場控制系統(tǒng) 第 9 頁 (共 58 頁 ) 壓縮機(jī)組的 UCS 控制系統(tǒng)等，通過串行通訊接口連接到系統(tǒng)中。 遠(yuǎn)程終端裝置 RTU RTU 遠(yuǎn)程終端裝置應(yīng)能夠采集現(xiàn)場壓力、溫度、均速管流量計的差壓、閥位開關(guān)狀態(tài)、清管球狀態(tài)、陰極保護(hù)系統(tǒng)的儀表信號等檢測信號通過硬線連接接如到 PLC的 I/O 通道中， PLC 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)通過通信鏈路上傳到調(diào)度控制中心。 本章小結(jié) 站控系統(tǒng) SCS 中的 Schneider quantum PLC 與其它 PLC 一起 完成對該站的數(shù)據(jù)采集、 監(jiān)控 等任務(wù)，并為調(diào)度控制中心提供有關(guān)數(shù)據(jù)， 控制本站的主要電動閥等設(shè)備，保障其正常運行，以 及顯示故障報警 。經(jīng)匯管H2 后至橇裝渦輪流量計計量系統(tǒng)，渦輪計量橇為 2 路計量管路，工作方式為 1 用 1備。進(jìn)、出站分別設(shè)置緊急切斷 和緊急放空，用于緊急情況下的全站關(guān)閉和放空。 圖 站控流程圖 天然氣分輸站場主要有四個部分組成：過濾分離區(qū)，計量區(qū)，調(diào)壓區(qū)以及收發(fā)球區(qū)。包括處理器在內(nèi)所有單元，根據(jù)功能設(shè)計成各種模塊，典型的處理器模塊如 486 控制器 140 CPU 434 12A，并且模塊種類不僅包括數(shù)字量、模擬量這些傳統(tǒng)的信號模塊，還有各種網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，這就可以為工業(yè)控制提供 — 種非常靈活并且十分完整的控制方案。電源有 140cps12420， 140cps12400， 140cps11100， 140cps114x0 等多種規(guī)格 。同樣可以通過 EtherNet， ControlNet 網(wǎng)絡(luò)將分散的處理器連接起來，實現(xiàn)分布式控制。整套系統(tǒng)具有很高的可靠性，滿足了站 控系統(tǒng)對于 PLC 控制部分需要長期無故障運行的要求。 各 模 板功能 介紹 （ 1） CPU 模板 （ 140 CPU 434 12A） Quantum CPU 是位于 Quantum 本地 I/O 底板上的一個 CPU 模板。 （ 2） 電源模板 （ 140 CPS 124 20） Quantum 的電源模板用于向插在底板上的包括 Quantum CPU、接口和 Quantum I/O 等模板在內(nèi)的所有模板供電。 注 1：雙機(jī)熱備時，熱備處理器模板所在