【正文】 正在規(guī)劃中。 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)度控制中心下達的命令。同時， 站控系統(tǒng) SCS 還要與調(diào)度中心進行通訊 ， 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。操作員工作站 從 通訊服務(wù)器 RCI 中讀取數(shù)據(jù) 。 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、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。流量計算機、氣相色譜分析儀、變配電系統(tǒng)、燃?xì)獍l(fā)電機組、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 ) 壓縮機組的 UCS 控制系統(tǒng)等，通過串行通訊接口連接到系統(tǒng)中。 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 。進、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。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。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。 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。 注 1：雙機熱備時，熱備處理器模板所在底板上的 RIO 處理器模 板 Com Act指示燈應(yīng)不停閃爍； 注 2：僅限于雙纜情況下。 鑰匙開關(guān)和更新按鈕 : 鑰匙開關(guān)有 3 個位置 : off line—— 熱備控制器離線； Xfer—— 當(dāng)熱備控制器上的鑰匙開關(guān)放在此位置時，熱備 CPU 準(zhǔn)備好從主CPU 接收一個完整的程序更新。所有與總線相連的 I/O 模板都經(jīng)過光電隔離，確保安全和無故障操作， 所有 I/O 模板都是軟件可配置的 。高速計數(shù)模塊是用于接近傳感器和電磁傳感器的離散量計數(shù)器。 (1)壓力控制模式 流量設(shè)定值取最大值，壓力設(shè)定值在可調(diào)正常范圍內(nèi)變化 (2)流量控制模式 壓力設(shè)定值取最大值，流量設(shè)定值在可調(diào)正常范圍內(nèi)變化 (3)壓力 /流量控制轉(zhuǎn)換 當(dāng)工作流量大于最大設(shè)定流量時，控制器開始由壓力控制轉(zhuǎn)為流量控制，使得流量不超過設(shè)定值。安全切斷閥的功能是在壓力超出允許范圍時能夠迅速切斷氣源，保證生產(chǎn)及下游設(shè)備不受損害。 隨 著微機技術(shù)的發(fā)展， PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)在石油天然氣行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 在實際應(yīng)用中 ，當(dāng)調(diào)壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)的流量超過預(yù)先設(shè)定的流量的最大值時，就要進行切換，調(diào)壓系統(tǒng)由壓力 PID 。 ? 積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。無論監(jiān)控調(diào)壓閥，還是安全切斷閥哪一個設(shè)備動作，都表明壓力控制系統(tǒng)已處于非正常運行狀態(tài)。如果下游流量持續(xù)增加，使得下游壓力開始下降，當(dāng)壓力降至 Pmin 時，控制器由流量控制轉(zhuǎn)為壓力控制，保證下游壓力不低于 Pmin。 140 EHC 105 00 高速計數(shù)器模板是軟件可配置的。I/O 模塊個數(shù)取決于現(xiàn) 場控制信號的硬結(jié)點個數(shù)，比如說電動閥的控制，它需要接入PLC I/O 點的輸入信號有：全開到位，全關(guān)到位，正在開狀態(tài)，正在關(guān)狀態(tài)，故障，遠(yuǎn)方控制狀態(tài)；接入 I/O 點輸出信號有：開閥命令輸出，關(guān)閥命令輸出。如果將主控制器上的鑰匙轉(zhuǎn)向 Xfer，系統(tǒng)將忽略。 注：僅限于雙纜情況下。這些指令用于實現(xiàn)一些特定的功能，諸如邏輯、過程順序控制、時序、耦合、算術(shù)運算等，通過數(shù)字量和模擬量輸出對不同類型的設(shè)備裝置和過程進行控制。 采用了冗余的 Modicon quantum PLC，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。電源模塊直接安裝在這個背板的最左邊。站內(nèi)設(shè)置自用氣橇 1 個，用于站內(nèi)自用氣的調(diào)壓和計量。Schneider quantum 系列在天然氣分輸站場的應(yīng)用 第 10 頁 (共 58 頁 ) 3 系統(tǒng)的集成設(shè)計 站控系統(tǒng)流程 整個站控系統(tǒng)的流程示意圖如圖 31 所示，來自上游的天然氣進入?yún)R管 H1 后，經(jīng)過濾分離器過濾分離后進入?yún)R管 H2。他們之間的通訊采用 MODBUS RTU協(xié)議，連接方式 RS232 或 RS485，同 PLC 之間的連接方式為以太網(wǎng)。 PLC 控制器采用熱備冗余模式 ，每個機架上面安裝了 2 塊支持冗余的電 源模塊，主備機架上面各安裝了 1 塊冗余 PLC 模塊 ， 兩個 CPU 機架之間通過一根光纖進行連接，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸通道，進行兩個 CPU 機架之間的數(shù)據(jù)同步，在每一個掃描周期內(nèi)完成主 CPU 到備用 CPU 之間的內(nèi)存變量同步。此外，工作站集Schneider quantum 系列在天然氣分輸站場的應(yīng)用 第 8 頁 (共 58 頁 ) 成兩個 RJ45 的接口， 兩個接口配置了 不同 的 IP 地址， 使其連接 在站控系統(tǒng)冗余的網(wǎng)絡(luò)中，如果其中一個網(wǎng)絡(luò)中斷不會影響系統(tǒng)的正常運行。 站場控制系統(tǒng) 第 7 頁 (共 58 頁 ) 圖 站控配置系統(tǒng)圖 如圖一 所示，典型站控系統(tǒng)由操作員工作站、 RCI、 PLC、 ESD 控制系統(tǒng)、交換機、路由器、打印機等設(shè)備組成站控局域網(wǎng)。調(diào)度控制中心的主要任務(wù)是通過各站的站控系統(tǒng)（ SCS）或遠(yuǎn)程終端裝置（ RTU）對該管道進行數(shù)據(jù)采集及控制，同時實現(xiàn)管道模擬、輸送計劃、泄漏檢測及定位、設(shè)備運行優(yōu)化、計量管理、模擬培訓(xùn)等任務(wù)。用戶可以通過選擇 CPU 模塊、通信模塊、電源模塊或 I/O 模塊甚至整個系統(tǒng)的冗余配置，以及整個 PLC 系統(tǒng)的可靠性得到進一步加強。 隨著技術(shù)的發(fā)展PLC 也面臨著其它行業(yè)工控產(chǎn)品的挑戰(zhàn)， Schneider quantumn 也一樣面臨著類似的挑戰(zhàn)，所以它 正采取措施不斷改進產(chǎn)品，主要表現(xiàn)為以下幾個方面： (1)微 型、小型 PLC 功能明顯增強 推出高速、高性能、小型、特別是微型的 PLC， 而功能卻有所增強，使 PLC 的應(yīng)用 領(lǐng)域擴大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè)，如快餐廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等，甚至引入家庭住宅、娛樂場所和商業(yè)部門。從結(jié)構(gòu)上，它 分為固定式和組合式 (模塊式 )兩種。當(dāng)進行設(shè)備檢修或緊急停車時，可就地控制。 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。 SCADA 系統(tǒng)自誕生之日起就與計算機技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。特別是運用高度自動化的計算機監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系統(tǒng)，對全線主要參數(shù)采集監(jiān)控，在控制中心的調(diào)度人員通過計算機可實現(xiàn)管道流量、壓力及閥門開、關(guān)等設(shè)備的自動控制，清管器跟蹤管理，系統(tǒng)組態(tài)、擴展，仿真系統(tǒng)軟件可完成泄漏檢測、定位、設(shè)備優(yōu)化配置、運行模擬、培訓(xùn)模擬等功能。與此同時，它的普及，又為管道運行管理的自動化提供了硬件體系和低層運行自動化的基礎(chǔ)，為管道運行管理信息系統(tǒng)在工程上的應(yīng)用提供了廣闊的市場和網(wǎng)絡(luò)體系的支持 [1,2]。 本 論 文 主要研究 Schneider 公司生產(chǎn)的 Modicon quantum PLC 在青山分輸站場的自動控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用，論文首先介紹了站場自動控制系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展和意義，SCADA 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) 和 可編程邏輯控制器 的發(fā)展 ， 列舉了 青山 典型站控系統(tǒng)的配置 、 組成 以及各系統(tǒng)的功能作用 ，然后 介紹 站場的控制流程， PLC 選型、硬件配置 、各個 I/O 模塊的功能， 最后 通過 利用 Schneider 公司 生產(chǎn)的 modicon quantum 系列PLC 及相關(guān)編程軟件 concept 編程，利用其中的 PID 模塊，來調(diào)節(jié)分輸站場的壓力和流量，從而來實現(xiàn)分輸站場壓力流量調(diào)節(jié)比選控制，保證天然氣壓力控制在所需范圍內(nèi)，以充分滿足下游用戶對天然氣壓力、流量的要求 ，最終完成 調(diào)壓系統(tǒng)的調(diào)壓過程 ，體現(xiàn)出 PLC 在 分輸 站場 自動控制 系統(tǒng) 中的重要作用。而 Schneider quantum 系列 PLC 也將向以下幾個方面發(fā)展：集成化、向開放性轉(zhuǎn)變、發(fā)展集成技術(shù)及容錯技術(shù)?？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) II 后，才允許操作人員通過站控系統(tǒng)對各站進行授權(quán)范圍內(nèi)的工作。 SCADA 系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制為一體的自動化控制系統(tǒng)。發(fā)展更新后的 SCADA 系統(tǒng)的主要功能為：對全線系統(tǒng)和泵站的主要參數(shù)采集監(jiān)控；動態(tài)顯示各站運行參數(shù)、狀態(tài)、趨勢圖、工藝流程和報警情況等； 對各被控站進行遙控，控制機泵啟、停和閥門開、關(guān)；運行、報警、歷史數(shù)據(jù)的存儲和記錄；運行報表、事故狀態(tài)報告的打印；運行數(shù)據(jù)的分析，方案的模擬預(yù)測和優(yōu)化；系統(tǒng)的模擬II 培訓(xùn)；管線動態(tài)泄漏檢測，瞬時模擬的報告，清管器跟蹤管理；系統(tǒng)組態(tài)、擴展，等等。 分輸站場的主要功能就是對天然氣進行計量，在確保管道安全的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)不斷的為下游用戶供氣，滿足下游用戶對壓力和流量的要求。 （ 4） 提供工藝順序控制流程圖。 作者簽名： 日 期： 目錄 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 ......................................................................................IV 畢業(yè)論文文獻綜述 ..............................................................................................................VI 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)教師審查意見 ..................................................................VI 長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評閱教師評語 ..........................................................................VI 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄及成績評定 ..........................................................................VI 中文摘要 ............................................................................................................................... 1 外文摘要 . .............................................................................................................................. 1 1 緒論 ................................................................................................................................... 1 課題背景 ............................................................................................................... 1 國內(nèi)外的發(fā)展和意義 .......................................................................................... 1 工程簡介 ............................................................................................................... 5 2 站場控制系統(tǒng) ................................................................................................................... 6 站控系統(tǒng)的組成 ................................................................................................... 6 各部分的功能 ...................