關(guān)于PLC在燃氣站自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用探析

朱延

摘 要：針對輕烴燃氣站供氣性能不穩(wěn)問題，文章設(shè)計了以PLC為核心的燃氣站自動供氣控制系統(tǒng)，并就相關(guān)問題進行討論。首先介紹了供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，其次就燃氣站自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作流程、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計等問題進行了闡述。

關(guān)鍵詞：PLC；輕烴燃氣站；自動控制

引言

21世紀，能源與環(huán)境保護是人類社會共同面臨的主要難題。為突破能源的限制并盡可能地保護環(huán)境，部分地區(qū)在城市郊區(qū)或城鄉(xiāng)地區(qū)建立輕烴燃氣站作為人們生產(chǎn)、生活的熱能來源的重要補充。輕烴燃氣站使用油氣田、煉油廠的液態(tài)烷烴為原料，采用純粹的物理氣化工藝混合生產(chǎn)可燃氣體，再通過輸配管網(wǎng)輸送到使用者手中。由于生產(chǎn)工藝簡單，燃氣燃燒后產(chǎn)生的生成物主要為水和二氧化碳，對周圍大氣的污染程度較少，環(huán)保效果和經(jīng)濟效益較好，所以廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)居民生活、賓館餐飲和工業(yè)鍋爐等方面。但由于供氣濃度波動較大，在實際使用過程中經(jīng)常發(fā)生供氣指數(shù)不穩(wěn)定，用戶使用效果不理想等問題。針對這個問題，作者通過可編程控制器（PLC）并輔以相關(guān)外圍設(shè)備，組建了輕烴燃氣站自動控制系統(tǒng)。經(jīng)過實踐檢驗，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)供氣站無人值守、供氣性能穩(wěn)定的目標。

1 供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和工作原理

圖1為輕烴燃氣站供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。從圖1可以看到，作為原料的輕烴油先從油罐進入氣化罐，和來自空氣罐的空氣混合，然后進入混合罐進一步混合，再經(jīng)緩沖罐進入用戶網(wǎng)絡(luò)。供氣站通過對氣化罐輕烴油的進油量和空氣進氣量的控制，調(diào)整氣化罐內(nèi)燃氣壓力和原料油液位，通過對從氣化罐到混合罐的氣體量和空氣罐到混合罐的空氣量進行控制，實現(xiàn)對混合罐內(nèi)的輕烴燃氣的壓力和濃度的控制，確保用戶端燃氣壓力和濃度穩(wěn)定維持在一定范圍內(nèi)，從而達到滿足用戶使用要求的目的。

2 輕烴燃氣站自動供氣控制系統(tǒng)

PLC 采用微機制造工藝生產(chǎn)，具有自動控制功能，結(jié)合順序控制和回路調(diào)節(jié)兩種方法，能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯判斷、定時、記憶和算術(shù)運算等功能。由于PLC具有較強的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性，以其為自動控制系統(tǒng)主體單元可以保證系統(tǒng)的可靠性。依據(jù)燃氣站具體情況，控制系統(tǒng)采用了SIMATIC$7-200可編程控制器作為自動控制系統(tǒng)功能實現(xiàn)的主要單元，并配有開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入（A/D）等模塊。基于便于操作管理的考慮，本系統(tǒng)采用中文顯示界面。

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流程

圖2為自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流程。本系統(tǒng)以SIMATIC$7-200型PLC為核心，輸入輸出模塊負責控制核心與外部設(shè)備的信息傳遞，外部設(shè)備負責指令執(zhí)行和信息采集。三者協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)供氣系統(tǒng)的自動控制。（1）模擬量輸入。模擬量指的是供氣系統(tǒng)中線性變換的物理參數(shù)，包括氣化罐內(nèi)的原料油液位、氣體壓力，混合罐內(nèi)的氣體壓力、燃氣濃度等參數(shù)。由于這些參數(shù)經(jīng)相應(yīng)傳感器采集并由功率變送器轉(zhuǎn)換后，以0至5伏電流的模擬信號形式傳送到A/D模塊各通道，所以稱為模擬信號。（2）開關(guān)量輸入?？諝鈮嚎s機和各部位電磁閥的手動控制開關(guān)情況、氣體過壓、燃氣漏氣等故障信號以開關(guān)量形式傳遞給控制單元。（3）開關(guān)量輸出。開關(guān)量輸出主要指從控制單元傳遞給各外部設(shè)備執(zhí)行的指令信息，一般包括空壓機啟停、相應(yīng)電磁閥的啟停以及故障報警拉閘等信號。

2.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)采用PLC實時測控軟件，以梯形圖邏輯進行控制。（1）系統(tǒng)循環(huán)主程序模塊。該模塊式PLC啟動后第一個執(zhí)行的程序。程序由內(nèi)部初始化開始，隨后進行空氣壓力、燃氣壓力、燃氣濃度、原料油液位等參數(shù)的巡回檢測。檢測結(jié)果反饋給PLC和預(yù)設(shè)的標準進行對比，然后根據(jù)對比的結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)啟停操作。如果實際參數(shù)大于允許范圍就會進行報警，同時進入故障服務(wù)程序。（2）中文顯示子程序模塊。該程序的主要功能是設(shè)置各參數(shù)閥值和顯示信息。該程序的編制工作可以使用SIMATIC$7-200軟件的編程向?qū)硗瓿伞?/p>

2.3 系統(tǒng)測試精度和技術(shù)特點

（1）精度較高。燃氣濃度和氣體壓力的控制誤差不超過1.5%，原料油液位控制誤差不超過1.0%。（2）模塊化設(shè)計?？筛鶕?jù)氣站具體規(guī)模調(diào)整，適用性較為廣泛。（3）使用簡便，便于維護。（4）軟硬件抗干擾能力強，系統(tǒng)整體的運行可靠性較為突出。（5）基于PLC的通訊功能，可實行遠程通訊監(jiān)視和控制。

3 結(jié)束語

實踐證明，該自動控制系統(tǒng)能夠在無人值守的情況下實現(xiàn)輕烴燃氣站的自動運行，大幅降低了人力成本，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益，而且對于改進設(shè)備運行精度，改善供氣質(zhì)量具有良好效果，應(yīng)予以廣泛推廣。

參考文獻

[1]李安靜.輕烴燃氣一氣多用的探討[J].山西建筑，2012.