PLC控制器在天然气自动化管道运输中的应用

张旭

摘 要：气体作为一种特殊的物质，在进行运输时通常采用管道运输的方式。而PLC是天然气自动化管道运输中的重要组成部分，对自动化的实现起着决定性的作用。本文针对PLC所具有的特性探究了其在天然气自动化管道运输中的作用，不仅可以为提高管道的自动化控制水平作出贡献还能为天然气行业的发展提供空间。

关键词：PLC;天然气;自动化;管道运输;应用

引言

随着我国经济的迅速发展，科技的不断进步，现代化工业体系的不断完善，人们的生活水平日益提高，对燃料资源的需求也开始发生变化，煤、石油一类无法达到人们对环保的追求条件。天然气作为新型燃料[1]，不仅具有节能环保的优势的而且资源丰富，成为了热门的燃料选择。PLC控制器对天然气的自动化运输控制，不仅可以缩短天然气的运输距离，还可以有效的降低其运输过程中所产生的损耗，提高天然气运输的可靠性和安全性，完善运输过程中的自动化技术，从而加快我国天然气行业的发展步伐[2]。

一、PLC的概述

1.1  PLC的定义与功能

PLC全称[3]为Programmable Logic Controller，又被称为可编程逻辑控制器，主要可运用于同一种类的可编程的存储器。可编程逻辑控制器主要由电源、处理器、存储器、输入接口电路和输出接口电路、以及功能模块等多个部分组成，因其能直接面向用户指示，具有较强的数学运算、逻辑计算以及顺序控制等功能被广泛的使用于各个领域[4]。可编程逻辑控制器具有多种功能的特点。例如，能够实现对不同器械和机器生产过程进行模拟的功能。在对PLC的功能模块特点进行探究时发现：其具体配套的完整性、操作性能的强劲性、用户操作的便利性等多方面特点;除此之外，可编程逻辑控制器在设计安装以及调试的过程中的作业强度弱、作业量小。

1.2  PLC的具体配置

可编程逻辑控制器的中央处理器一般采用较为高端的LK210，而对于天然气自动化管道运输来说，通常只需使用相对较小的信息量。系统中除必须具备的通信模块外，其他模块主要有运算模块、指令模块以及控制模块等。在我国超过5000KM的天然气运输管道中，如果使用的PLC采用LKZ10标准的中央处理器[5]，必须具备优秀的热备冗余性能，并且内存要在8MB以上。通信模块是整个PLC的核心部件，可以选用modbus协议下的RS232-485串行接口，或者是冗余PRO-DP总线接口，如果管道运输距离过长或者为了增加系统的稳定性，可以使用能够实现自由接口匹配RJ-45接头。电源系统应选择电压为24-36V的弱电。对I/O接口的最基本要求是能够满足GPS的一致性。PLC中的输入与输出模块都是利用带电可插可拔形式来实现通讯的，在具体的应用中，可以根据不同环境设置放热抗压模块，另外还需保障此模块与自我诊断功能同时具有，另外，其端口机器连同中央处理器的机架之间都是通过网络进行实现连接处理的。

二、 PLC在天然气自动化管道运输中的应用

2.1PLC的通讯功能

天然气作为特殊的燃料资源，想要实现其自动化的管道运输，通讯功能必不可少。可编程逻辑控制器主要是通过双绞线、同轴缆线[6]等不同传输介质来完成对等通讯以实现在自动化传输管道现场环境中的通讯功能，这一功能不仅可以使运输过程中能够传送相关指令、接收信号还能做到真正意义上的人机交互。由于天然气运输距离长、运输情况复杂等特点，导致其自动化难度较大，而可编程逻辑控制器主要采用网络设备监视的方式，能够对运输途中出现的故障进行快速反馈和处理，并且及时的传达工作人员的指令。简而言之，可编程逻辑控制器的通讯功能通过配置串行或者实现通信接口、远程I/O接口等不同形式的接口操作来根据客户需求对这些接口作出直接应答的过程。其中，输入输出接口和串行接口是最重要部分。

2.2PLC系统的控制

可编程逻辑控制器系统为了达到在天然气自动化管道运输整个过程的全面控制，主要通过了对集线器管理接口的联系、数据的采集以及警报指示灯等的逻辑功能来实现。可编程逻辑控制器包含了批量模块、顺控功能模块、PID运算模块等多种功能模块。在进行天然气自动化管道运输时，作为接收调度中心的管理人员，应当结合实际运行状况来远程控制好管线系统的设备命令，从而达到自动控制的目的，此外，作为天然气运输站点的管理工作人员，在执行的工作任务过程中，应时刻在控制台上严密监视本站系统的实际运行状况，还要对运输天然气设备的运行状态进行严格监控，从而实现自动化运输的目的。更需要注意的是，可编程逻辑控制器在使用双机热备配置时，必须提前确保是否有现代化的热备配置，确认有以后，才能够进行更加便利的操作。对于备用机而言，其运行系统也需进行实时监测控制，其目的在于有效的规避风险，主机一旦发生意外，保证其能够快速的立即投入使用，从而保障了PLC在自动化管道运输中的控制，提高了其系统的科学稳定性。

三、 PLC对天然气运输管道保护功能的实现

3.1 管道保护功能的实现

在可编程逻辑控制器的总线系统中，配置了多个接口，这些接口能够对天然气运输管道中的压力、温度以及管道腐蚀程度等参数进行实施的采集，并将其转化为相应的数据传输到系统中。为了保证PLC系统在天然气自动化管道运输中更好的发挥作用，我们必须做到对PLC系统内部部件进行定期和不定期形式的维检工作，系统的控制中心则会根据总线系统反馈的信息，快速的发现数据中存在的异常，并确定异常出现的位置，随即通过操作中断传输，并采取相应的应急措施处理异常，防止更加严重的问题方式。并保证可编程逻辑控制器处于一个良好运行环境并在管道自动化运输中发挥最大的效用。

3.2 管道维护功能的实现

可编程逻辑控制器的管道维护提示功能的实现主要利用输入与输出接口处的电力线路部分，具体的实现方式就是在这个位置添加一个额外的保险熔断丝，用此来有效的为PLC提供一个标准范围的安全电压来保障系统，如果线路中的電压或电流出现超高流电压或错误电压等异常情况时，就可以实现自动化切断线路，进而避免因异常故障损坏模块以达到对可编程逻辑控制器中模块的保护。这个功能可以实现向系统发出信号缺失提醒，实现管道维护提示。

四、 PLC对天然气运输管道保护功能的意义

可编程逻辑控制器具有高精度、快速自检等优势，能在天然气进行自动化运输过程中起到保驾护航的作用，随着其系统的发展和完善会对天然气自动化管道运输有着越来越重要的作用和意义，为保障PLC最大限度的发挥作用并有效地降低人工作用的强度，就必须持续更新和扩展PLC系统，使其更好的适应与天然气自动化管道运输的需求，从而促进天然气运输自动化控制水平的不断提高。

五、结束语

综上所述，可编程逻辑控制器系统功能强大，在处理天然气运输的过程中能够发挥其特有的优势，对天然气管道自动化运输控制有着至关重要的意义。随着我国天然气行业的发展，天然气管道自动化系统规模也在随之扩大和更新，实现能够更好的控制天然气管道运输的需要，探究PLC在天然气管道运输自动化中的应用与作用可以使我们更好的了解其系统存在的处理速度快、精准度高等多种特性，并深刻认识到发展其系统的必要性。它不仅能为天然气运输提供相应的技术保障还能在一定程度上降低我们人工作业难度以达到降低人工成本的作用。

参考文献：

[1]尤向阳.采摘机械手伺服控制系统电气自动化设计——基于PLC控制器[J].农机化研究，2019，3（11）：11.

[2]田志刚，姜涛.PLC应用于天然气自动化管道运输中的作用探讨[J].化工设计通讯2017，2（28）：30

[3]王璠，曾宪哲.PLC在天然气自动化管道运输中的应用[J].中国石油石化，2016，5（11）：66-67.

[4]刘艳红，李虎.PLC在天然气自动化管道运输中的应用分析[J].化工管理，2015，12（11）：23-27.

[5]常玲，乔阳.电气工程自动化控制中PLC技术的应用研究[J].电子测试，2019，4（5）：30.

[6]于学亮，叶萌.浅析PLC在天然气自动化管道运输中的应用[J].中国科技投资，2012，9（30）：55.