基于plc天然气集气站检测控制系统研究与设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第12期一53一基于PLC的天然气集气站检测控制系统的研究与设计李涛(中国石油管道公司北京输油气分公司，北京102488)[摘要]天然气将成为我国今后一种重要的能源资源。本文针对天然气集输系统中集气站生产数据管理存在的一些问题，研究并设计了基于PLC的集气站检测控制系统。该系统使用孔板流量计实现对天然气流量的实时计量，在系统的需求上规划了硬件结构，并利用组态软件实现上位机监控该系统实现了对集气站的集中控制，可满足生产管理的需求。[关键词]集气站；PLC；孔板流量计；检测控制系统能源的开发与供应是保证我国经济快速发展1系统概述的坚实保障。随着社会对生态环境的重

2、视，天然集气站检测控制系统以自动化及工业控制技气的开发及利用逐步增加。集气站主要完成对各术为基础，采用PLC为控制核心，利用自动化仪表个气井传输过来的天然气进行节流、计量、分离如变送器、流量计对现场设备运行状况进行数据然后集中输入集气管道，是天然气集输系统的重采集并存储，最终通过组态画面清晰地展现在工要环节。由于集气站需要处理的信息庞杂，对环作人员面前，通过对现场采集的数据进行处理，境、安全要求较高，急需科学合理的检测控制系经过PLC进行运算，通过运算结果发出相应的动作统】。而今己建的站控系统设计采用不同的技术指令[2】，可以实现阀门的远程控制，同时可设置设方案，各系统工作流程不同，难以实现信

3、息的交备的报警参数及天然气的成分参数，实现自动化换，且整个系统数字化水平较低，很多数据掌握生产，保障设备及工作人员的人身安全，降低工在不同的技术人员手里，难以实现统一管理。本作量，提高整个集气站的工作效率。系统结构如文以提升集气站数字化管理水平为目的，研究并图l所示。设计了基于PLC的集气站检测控制系统。图1集气站控制结构图作者简介：李涛(1977一)，男，黑龙江大庆人，专科，助理工程师。研究方向为仪表自动化控制。学兔兔www.xuetutu.com■技术交流石油和化工设备一．20l5年第18卷2天然气流量计量技术然后进行累计，得出总流量，该方法得出的流量天然气的流量检测是集气站系统中的重中之

4、值精准度胄【。原理图如图3所示。重，本系统的天然气流量计量采用孔板流量计。采样时间有利用中断定时采样和利用计时器该仪表精度高，可达到3％～5％，同时仪表本身配采样两种，设计采用计时器计时采样，由于每次置温度、压力的测量，本身的结构支持不同的孔的采样都包括一些PLC扫描周期，所以每次采样径，适用范围广[3】。都会有一定误差，累计采样的次数越多，误差越孔板流量计的工作原理是通过气体流过孔板大，理论上采样次数越多，采集结果越精确，但时产生的压差来计算流量。天然气经过节流装置实际达不到，在实际生产对比中得出采样周期为时在孔板出产生收缩，流速变大，静压力减小，100ms时最精确，因此采样时间选择为100

5、ms。在板孔的前后产生压力差，流速越快，压力差越大，利用压力差可计算流量的大小。孔板结构如图2所示。孵弼图3系统采样方式3基于PLC的集气站检测控制系统设计该系统在框架结构上分为现场设备层、过程控制层以及管理层三种。现场设备层主要由检测用的现代化仪表构成，通过对现场的检测，将检测结果以模拟量的方式传送NPLC模块，该系统常用的仪表有压力变送器、温度传感器和液位变送图2孔板流量计结构图器。过程控制层主要是以PLC为核心的控制模块，包括PLC模块、模拟量输入输出模块及数字量输入气体在流过孔板前后时，流速与压力发生了输出模块，该结构层的设备主要是完成接受现场变化，由位置1、2能量平衡得设备层传输的数

6、据，并进行处理运算，再发出相Z．十盟+旦兰Z_P、十~L-十+(1)应的动作指令，完成对现场生产的控制。管理应‘2gZ2g用层主要指远程控制的上位机，工作人员可以通式中：z、Z2为1、2位置高度，Pl,P为1／2处过上位机了解现场生产情况，同时可以通过上位压强，v，v为1、2处的流速，入为气体密度，al,a机对现场进行控制，达到对现场的监控与管理。为1、2处的修正参数，h是由摩擦力造成的压力损3．1硬件组成耗。通过公式(1)推导出气体流量公式：根据硬件的结构，主要包括现场设备与远程一f⋯，9=k．4√2g、V／以(2)终端设备。现场设备主要由流量计，电磁阀等一些数据采集模块和响应PLC动作的开

7、关和阀门。远式中：K为校正系数，An为孔面积。程设备主要包括PLC和上位机等。核心硬件表如表在基于PLC的集气站检测控制系统中，通过孔1所示。板流量计对天然气的流量进行采集时，为了降低3．2系统软件组成误差，尽可能提高测量的精准度，采集时利用积本系统的软件设计包括PLC内部运行的控制分的理念，进行流量累计的方法，把单位时间内程序和上位机通过组态软件编写的监控软件。PLC的瞬时流量乘以单位时间，得出