【正文】 如在本工程中的：滿足自動(dòng)啟站條件、正常自動(dòng)啟停站、自動(dòng)收發(fā)球邏輯、過(guò)濾分離器自動(dòng)切換邏輯、流量計(jì)自動(dòng)切換邏輯、調(diào)壓設(shè)備自動(dòng)切換邏輯、PID控制邏輯、閥門控制邏輯、模擬量。本工程采用FBD編程。 程序編制（1）啟動(dòng)Concept ,啟動(dòng)工程，點(diǎn)擊“File\New section”菜單,將彈出New Program Section窗口；用戶可以根據(jù)程序特點(diǎn)，選擇不同的編程語(yǔ)言（如FBD、CFC、LD、ST、IL、984LL等），并為每一個(gè)Section指定一個(gè)互不相同的名字。首先，我們可以先建立幾個(gè)標(biāo)簽，然后點(diǎn)擊ok，然后選擇File\export..，Concept將彈出如下圖的對(duì)話框： 我們選擇Variables:Text delimited，然后點(diǎn)擊OK，將會(huì)彈出另一個(gè)對(duì)話框：按照上圖的選擇，然后點(diǎn)擊OK，彈出如下對(duì)話框注意：在File ，然后在右邊選擇存儲(chǔ)路徑，點(diǎn)擊OK，那么我們?cè)诔绦蛑薪ê玫臉?biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)就被導(dǎo)出來(lái)了，我們用EXCEL文檔打開(kāi)后，在該文件基礎(chǔ)上，將我們需要建立的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)的變量名、數(shù)據(jù)類型和寄存器地址輸入進(jìn)去（你會(huì)發(fā)現(xiàn)在EXCEL里面非?？旖荩?，然后保存。打開(kāi)Concept后，點(diǎn)擊Project\ Variable declaration，將彈出如下界面：在“Variable Name”中填入變量名，“Data Type”中選擇變量類型，“Address填入變量對(duì)應(yīng)的地址，點(diǎn)擊OK完成變量定義。 標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)建立在編制程序前，我們首先應(yīng)該建立標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣在我們編制程序時(shí)就不用再去定義標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)。（6）保存DFB保存新建DFB，點(diǎn)擊“File\Save as”菜單,為新建DFB命名并保存。對(duì)兩個(gè)功能塊之間的輸出/輸入連接，可用變量名連接，也可直接用直線連接Link Creation mode。如未定義變量，則需首先定義變量，鼠標(biāo)點(diǎn)擊“Variable declaration”按鈕，彈出“Variable Editor”對(duì)話框。 若已定義變量，則只需在Name框中直接輸入變量名或鼠標(biāo)點(diǎn)擊“l(fā)ookup”按鈕從變量表中查找。其中左邊2為輸入INPUT，右邊1為輸出OUTPUT。在選擇時(shí)只需用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊所需的選項(xiàng)，然后將鼠標(biāo)移動(dòng)到程序編譯窗口左鍵點(diǎn)擊，即可將選的EFB或DFB移植到程序中。（4）DFB編輯 在DFB程序編譯窗口中，鼠標(biāo)點(diǎn)按鈕，彈出 FFB選項(xiàng)對(duì)話框“FFBs form Library IEC”。如圖中TESTXV_OUTRE的變量位置即按定義的位置排列。（3） 定義變量 點(diǎn)擊“Project\Variable declaration”菜單,將彈出Variable editor窗口:在該窗口中選取不同的選項(xiàng)可分別定義中間變量variables、常量constants、輸入量inputs、 name、data type欄中分別輸入變量名和變量類型。 DFB編譯（1） 啟動(dòng)ConceptDFB 點(diǎn)擊“開(kāi)始\程序\CONCEPT XL EN\CONCEPT DFB”運(yùn)行Concept DFB. 然后點(diǎn)擊“File\New DFB”建立項(xiàng)目,為新建DFB命名如TEST1（可任?。?。（1）點(diǎn)擊“Project\Configurator”菜單，將彈出如下窗口:（2）雙擊上圖“PLC Configuration”窗口中“PLC Selection”欄選擇所使用的CPU類型140 CPU 434 12A及相應(yīng)的配置； （3）取選擇CPU類型后“PLC Configuration”窗口中出現(xiàn)右上邊內(nèi)容：（4）點(diǎn)擊“Configuration\I/O map”菜單，彈出I/O map窗口進(jìn)行模板配置:（5）點(diǎn)擊I/O map窗口中“Edit”，根據(jù)實(shí)際I/O中模板所在的位置及型號(hào)，在“Local Quanttum Drop”中選擇相應(yīng)的模板，并分配地址。為得到有效的硬件配置，必須要定義PLC類型、所需要的存儲(chǔ)器及確定輸入輸出的地址范圍、I/O映象（I/O map）等基本配置信息。2） 然后點(diǎn)擊“File\New project”建立工程。其無(wú)擾動(dòng)切換過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方法和正常情況下最后回到正常壓力PID調(diào)節(jié)量的情況一樣，這里就不再重復(fù)了。是特殊情況下的分輸站場(chǎng)調(diào)壓系統(tǒng)的天然氣流量和下游壓力的變化關(guān)系曲線圖。以上便是通常情況下，一個(gè)分輸站場(chǎng)調(diào)壓系統(tǒng)在一天當(dāng)中的壓力流量變化及其壓力流量之間無(wú)擾動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)方法。此切換過(guò)程的無(wú)擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)方式為：分輸站的調(diào)壓系統(tǒng)在進(jìn)行流量PID調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)不停的將流量PID的輸出百分比（閥的開(kāi)度），=。因?yàn)樵诹髁縋ID調(diào)節(jié)過(guò)程中，F(xiàn)V是在其最大流量設(shè)定值FMAX附近變化的，不會(huì)相差太多，于是流量PID調(diào)節(jié)就以流量的最大設(shè)定值FMAX作為其PID的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，又因?yàn)楫?dāng)流量剛達(dá)到最大值FMAX時(shí)就進(jìn)行切換，再進(jìn)行流量PID調(diào)節(jié)手動(dòng)調(diào)節(jié)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的切換，(此時(shí)的流量等于其最大設(shè)定值FMAX)，=FV，這樣就完成了由壓力PID調(diào)節(jié)到流量PID調(diào)節(jié)的無(wú)擾動(dòng)切換。當(dāng)天然氣的流量再次下降到其最大流量設(shè)定值FMAX ，系統(tǒng)就又會(huì)由壓力PID調(diào)節(jié)切換到流量PID調(diào)節(jié)。因?yàn)榇藭r(shí)在壓力PID調(diào)節(jié)過(guò)程中，PV是在其最小壓力設(shè)定值PMIN 附近變化的，不會(huì)相差太多，于是壓力PID調(diào)節(jié)就以壓力的最小設(shè)定值PMIN 作為其PID的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，又因?yàn)閴毫傔_(dá)到最小值 PMIN時(shí)就進(jìn)行切換，再進(jìn)行壓力PID手動(dòng)調(diào)節(jié)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的切換，（此時(shí)的壓力等于其最小設(shè)定值PMIN），=PV，這樣就完成了由流量PID調(diào)節(jié)到壓力PID調(diào)節(jié)的無(wú)擾動(dòng)切換。切換完成后壓力PID在自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，流量PID在手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。因?yàn)樵诹髁縋ID調(diào)節(jié)過(guò)程中，F(xiàn)V是在最大流量設(shè)定值FMAX附近變化的，不會(huì)相差太多，于是流量PID調(diào)節(jié)以流量的最大設(shè)定值FMAX作為其PID的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，又因?yàn)橄到y(tǒng)是在當(dāng)流量剛達(dá)到其最大設(shè)定值FMAX時(shí)就進(jìn)行切換的，再進(jìn)行流量PID手動(dòng)調(diào)節(jié)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的切換，(此時(shí)的流量等于其最大設(shè)定值FMAX)，=FV，這樣就實(shí)現(xiàn)了由壓力PID調(diào)節(jié)到流量PID調(diào)節(jié)的無(wú)擾動(dòng)切換。切換完成后流量PID在自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，壓力PID在手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。隨著下游用戶天然氣用量的不斷增加，壓力仍保持其設(shè)定值附近，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)PID的輸出來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥，增大閥的開(kāi)度，以使天然氣的流量增加。為一天中分輸站場(chǎng)所分輸?shù)奶烊粴獾牧髁考捌湎掠螇毫ψ兓氖疽馇P(guān)系線圖。為了滿足用戶的要求，在保證分輸站的調(diào)壓系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，完成分輸任務(wù)，并且根據(jù)下游壓力流量的變化，自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)壓力PID調(diào)節(jié)與流量PID調(diào)節(jié)之間的切換，并且要求其切換過(guò)程不出現(xiàn)大的擾動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)壓力流量PID調(diào)節(jié)的無(wú)擾動(dòng)切換。這樣由流量PID切換到壓力PID的無(wú)擾動(dòng)切換就完成了。 實(shí)現(xiàn)方式：在流量PID調(diào)節(jié)過(guò)程中。（2）由流量 PID調(diào)節(jié)到壓力PID調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)分輸?shù)奶烊粴饬髁窟_(dá)到切換條件的臨界設(shè)定值時(shí)，將壓力PID由自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，此時(shí)壓力PID不再工作；與此同時(shí)將流量PID由手動(dòng)狀態(tài)切換到自動(dòng)狀態(tài)，因此此時(shí)閥的開(kāi)度還是保持在切換時(shí)的狀態(tài)沒(méi)有變，又因?yàn)榱髁縿傔_(dá)到其切換條件的臨界設(shè)定值就進(jìn)行切換了，此時(shí)流量PID的輸入偏差為0，即實(shí)現(xiàn)流量PID手自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換，流量PID是以切換時(shí)的臨界設(shè)定值為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。必須將流量PID調(diào)節(jié)的設(shè)置百分比和當(dāng)時(shí)壓力PID調(diào)節(jié)的輸出百分比保持一致。因此當(dāng)PID調(diào)節(jié)由自動(dòng)到手動(dòng)切換時(shí)，在切換瞬間，（閥的開(kāi)度）。手自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)如下：（1）在PID手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，PID的設(shè)定值追蹤的是當(dāng)前的輸出值，即PV（或FV），因此當(dāng)PID調(diào)節(jié)由手動(dòng)調(diào)節(jié)切換到自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，在切換瞬間，應(yīng)保持輸出不變，這時(shí)就應(yīng)將當(dāng)前的輸出值PV（或FV）賦值給當(dāng)前的PID的設(shè)定值。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)調(diào)壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)的流量超過(guò)預(yù)先設(shè)定的流量的最大值時(shí)，就要進(jìn)行切換，調(diào)壓系統(tǒng)由壓力PID調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)到流量PID調(diào)節(jié)；當(dāng)下游用戶的用氣量增加時(shí)，會(huì)使下游流量增加，從而導(dǎo)致下游的壓力下將，當(dāng)降至壓力的最小設(shè)定值時(shí)，調(diào)壓系統(tǒng)由流量PID調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)回到壓力PID調(diào)節(jié)；這種壓力PID調(diào)節(jié)與流量PID調(diào)節(jié)之間的切換將會(huì)隨著壓力與流量的不斷變化而不斷的進(jìn)行，以保證分輸站分輸?shù)奶烊粴饬坎粫?huì)過(guò)大，從而不會(huì)對(duì)其它的分輸站場(chǎng)造成不良影響。PID之所以至今被廣泛應(yīng)用，其主要原因在于：l PID控制對(duì)于大多數(shù)過(guò)程都具有良好的控制效果和魯棒性；l PID控制算法原理簡(jiǎn)明，參數(shù)的物理意義明確，理論分析體系完整且應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富；l 在工業(yè)過(guò)程中，其控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性大都具有高階、非線性、大延遲及時(shí)變等特性，給以精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用帶來(lái)了困難。l 微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。l 積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。隨著微機(jī)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。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。同時(shí)，提醒操作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備檢查，以保證整個(gè)站場(chǎng)以及下游管道和設(shè)備的安全運(yùn)行。無(wú)論監(jiān)控調(diào)壓閥，還是安全切斷閥哪一個(gè)設(shè)備動(dòng)作，都表明壓力控制系統(tǒng)已處于非正常運(yùn)行狀態(tài)。安全切斷閥的功能是在壓力超出允許范圍時(shí)能夠迅速切斷氣源，保證生產(chǎn)及下游設(shè)備不受損害。監(jiān)控調(diào)壓閥的取代工作只能是臨時(shí)性的，這時(shí)壓力報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警，控制系統(tǒng)自動(dòng)將供氣回路切換至備用管道。SSV和PCV(又稱監(jiān)控調(diào)壓閥)作為壓力安全系統(tǒng)中相互獨(dú)立的兩個(gè)安全設(shè)備，一般情況下，均處于全開(kāi)位置，其中，監(jiān)控調(diào)壓閥的設(shè)定值高于工作調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力設(shè)定值，且低于安全調(diào)壓閥的設(shè)定值。如果下游流量持續(xù)增加，使得下游壓力開(kāi)始下降，當(dāng)壓力降至Pmin時(shí)，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。(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(shí)，控制器開(kāi)始由壓力控制轉(zhuǎn)為流量控制，使得流量不超過(guò)設(shè)定值。此壓力/流量控制系統(tǒng)工作方式如下所述:正常工作時(shí)安全切斷閥處于開(kāi)位，監(jiān)控閥處于全開(kāi)。 本章小結(jié)輸氣站場(chǎng)的整個(gè)控制流程是很復(fù)雜的過(guò)程，本章首先從總體上介紹了站控系統(tǒng)的流程分區(qū)，然后著重介紹了PLC的硬件配置，電源模塊，CPU模塊，I/O模塊，I/O點(diǎn)的計(jì)算和通訊模塊，詳細(xì)說(shuō)明了Schneider公司的PLC冗余系統(tǒng)的搭建過(guò)程，最后就是實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)viewstar2000的通信，讓上位機(jī)工控軟件能夠讀取到現(xiàn)場(chǎng)輸入到PLC的數(shù)據(jù)，達(dá)到控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能4 程序編譯 分輸站場(chǎng)壓力系統(tǒng)的描述壓力/流量控制系統(tǒng)組成（）1）、安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥或2臺(tái)安全截?cái)嚅y+工作調(diào)壓閥2）、壓力測(cè)量?jī)x表3）、流量測(cè)量?jī)x表4）、閥門控制器 分輸站壓力控制系統(tǒng)配置圖SSV——安全切斷閥 PCV——監(jiān)控調(diào)壓閥 PV—— 電動(dòng)調(diào)壓閥 PIC——壓力調(diào)節(jié)器 FIC—— 流量調(diào)節(jié)器PY——選擇器 PT——壓力變送器從上圖可以看出，此分輸站壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為壓力/流量自動(dòng)選擇性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。140 EHC 105 00高速計(jì)數(shù)器模板是軟件可配置的。高速計(jì)數(shù)模塊是用于接近傳感器和電磁傳感器的離散量計(jì)數(shù)器。最后還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)I/O點(diǎn)數(shù)的選擇都需要有20%的余量，以備擴(kuò)展使用。而像溫度變送器、壓力/差壓變送器等信號(hào)需要用模擬量的輸入輸出模塊連接，其模塊數(shù)量同樣需要計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)。I/O模塊個(gè)數(shù)取決于現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)的硬結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，比如說(shuō)電動(dòng)閥的控制，它需要接入PLC I/O點(diǎn)的輸入信號(hào)有：全開(kāi)到位，全關(guān)到位，正在開(kāi)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(diǎn)輸出信號(hào)有：開(kāi)閥命令輸出，關(guān)閥命令輸出。所有與總線相連的I/O模板都經(jīng)過(guò)光電隔離，確保安全和無(wú)故障操作，所有I/O模板都是軟件可配置的。否則，雙機(jī)熱備將無(wú)法運(yùn)行。A/B標(biāo)志滑動(dòng)開(kāi)關(guān):該滑動(dòng)開(kāi)關(guān)用于選擇控制器是A或B狀態(tài)。如果將主控制器上的鑰匙轉(zhuǎn)向Xfer，系統(tǒng)將忽略。鑰匙開(kāi)關(guān)和更新按鈕:鑰匙開(kāi)關(guān)有3個(gè)位置:off line——熱備控制器離線；Xfer——當(dāng)熱備控制器上的鑰匙開(kāi)關(guān)放在此位置時(shí)，熱備CPU準(zhǔn)備好從主CPU接收一個(gè)完整的程序更新。各站各RIO分站地址分別設(shè)為0004，具體站號(hào)參見(jiàn)PLC系統(tǒng)配置圖。SW1設(shè)置地址高位（十位），SW2設(shè)置地址底位（個(gè)位）。注：僅限于雙纜情況下。注1：雙機(jī)熱備時(shí)，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。為得到冗余性能要求有兩個(gè)冗余電源；（3）遠(yuǎn)程I/O（RIO）模板（140 CRP 932 00）RIO處理器（140 CRP 932 00）安裝于用作系統(tǒng)控制的CPU模板的同一底板內(nèi)，該模板用于在CPU與安裝于其它機(jī)架的RIO適配器模板之間雙向傳送數(shù)據(jù)。（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。這些指令用于實(shí)現(xiàn)一些特定的功能，諸如邏輯、過(guò)程順序控制、時(shí)序、耦合、算