[摘 要]作为城市供气系统的枢纽，天然气调压站控制系统的工作效率将会直接决定调压站的供气水平。为了有效应对经济发展对天然气的巨大需求量，做好天然气调压站的用气量管控工作，采用自动控制系统成为了天然气调压站发展的必然选择。本文简要介绍了天然气调压站的运行原理，而后重点探讨了plc在天然气调压站自动控制系统设计中的应用情况。
　　[关键词]天然气调压站；自动控系统；plc；系统设计
　　中图分类号：tm621.6 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）16-0246-01
　　1.前言
　　城市规模的扩大和社会经济发展以及出于环境保护的考虑，大范围推广天然气已经成为了推动城市发展的最佳选择。但是日益复杂的供气方式和用气方式使得天然气调压站如果继续采用传统的管控系统则很难满足现实情况的需要。在天然气调压站中积极应用自动控制系统，能够实现实现天然气调压站控制和调度的自动化、值守的无人化以及供气的安全化，不仅能够缩短应对突发事件的反映事件，而且能够有效减少能源和资金的浪费，最终实现经济效益和管理效益的提升。
　　2.天然气调压站功能与调压回路自动切换原理分析
　　2.1 天然气调压站功能简介
　　天然气调压站是天然气管网监控系统的重要构成部分，除了调压站之外，天然气管网监控系统还包括调度中心计算机管理系统、数据通信网络系统以及区域调压站等。天然气管网监控系统具有高度的集中性和统一性，它能够对处于各个位置的下属功能单元进行分散控制。中高压调压站的功能主要体现在如下几个方面：监控并管理站内的各种智能仪表、工艺设备，向调度控制中心传递各种信息，执行调度控制中心的各种指令。wWw.11665.COM在具体实践中，中高压调压站的工作内容主要包括平衡控制管网负载、依照用户用气情况调节供气量、调节管网远程压力、数据上传、指令执行以及限流等。
　　2.2 天然气调压站调压回路自动切换原理分析
　　调压回路自动切换原理，简单而言，就是利用了各个调压器的压力设定差异。具体来讲，如果主回路的工作调压器的压力设定为3.33 mpa，那么，监控调压器的压力设定应该比主回路的工作调压器的压力设定稍微高出一些，一般设定为3.46 mpa，相应地，备用调压回路的工作调压器的压力设定应该比主回路的工作调压器的压力设定稍微低出一些，一般设定为3.25 mpa，即，监控调压器压力设定（3.46 mpa）>主回路工作调压器压力设定（3.33 mpa）>备用调压回路的工作调压器压力设定（3.25 mpa）。
　　天然气调压站在常规工况之下，压力调节的职责由主回路工作调压器完成，其出口压力被设定为3.33 mpa，主回路的监控调压器则保持着全力开放状态；假设因为某种原因导致主回路工作调压器出现故障，无法正常工作，那么工作调压器会处于全力开放状态，其出口压力被设定将会在短时间内提升至3.46 mpa，压力传感器会感知该压力设定变化并将压力信号传输给监控调压器，此时监控调压器开始对压力调节负责；假设同样因为某种原因导致监控调压器出现故障，也无法正常工作，下游压力将会继续升高，一旦压力提升值超过了主回路切断阀门的压力设定（一般为3.83 mpa），则主回路切断阀门会对供气进行切断处理，而此时的下游用气仍在继续，会逐渐降低主回路的压力设定值，并降至备用调压回路的工作调压器压力设定（3.25 mpa），压力传感器会感知该压力设定变化并将压力信号传输给备用调压回路工作调压器，此时备用调压回路工作调压器开始对压力调节负责。为了确保天然气安全管控的万无一失，备用调压回路工作调压器也配套有监控调压器，如果备用调压回路工作调压器因为故障等原因无法正常工作，则监控调压器也会依照预设程序接手压力调节工作。由此可见，各个调压器的压力设定差异能够使得调压器在故障情况进行自动切换，当然，这需要可靠的控制系统。
　　3.plc在天然气调压站自动控制系统中的应用
　　3.1 硬件方面
　　为了确保天然气调压站能够在经济、可靠、安全的最优条件运行，天然气调压站自动控制系统必须要能够有效担负起实时动态监控、采集、处理调压站各个关键部位参数，并能够及时作出正确决策的使命。我们知道，天然气调压站所涉及的各种控制参数非常之多，例如，电动球阀、切断阀、回讯器、气体泄漏警告、进出口压力差和阀门位置、进出口温度、进

出口压力等等。以上这些数据都需要中心控制系统进行认真地分析和对比，确保数据精准可靠。为此，在plc控制器的选择方面必须要坚持参数修改灵活、使用维护简便、具有较强抗干扰性和执行功能的原则；此外，为了确保系统功能的完善有效，在功能模块的配置方面应该科学合理。总而言之，天然气调压站自动控制系统的硬件构成应该包括如下几个部分：cpu、plc、i/o处理功能模块、电源、执行机构、信号变送设备、液晶触摸屏。
　　3.2 软件方面
　　本系统通过对调压站参数进行实时采样，经plc 进行运算处理，来判断系统的状态。当系统处于正常运行状态时，上传并实时显示调压站参数，通过对现场阀门的自动控制实现对天然气出口压力的动态调节，保证了天然气的稳定供应；当系统出现异常时，经声光报警和显示屏字幕闪烁两种方式发出报警信号，并作用于相应的执行机构，实现天然气调压站的自动运行。系统软件设计主要是模拟量的采集处理和与智能总线仪表的通信两大部分。模拟量的采集处理部分包括压力、温度和压差经过变换器输出的电流信号。虽然模拟量输入模块内部自带有模拟量滤波功能和采样数值设置，但是为了使显示值更加稳定，程序设计时使用了算术平均滤波法，以实现对一般随机干扰信号进行滤除。
　　智能仪表采用 modbus 协议通过双绞线与 plc通信，modbus 是应用于电子控制器上的一种常用协议。控制器能设置为两种传输模式（ascii 或rtu）中的任何一种在标准的 modbus 网络通信。本系统根据仪表的要求，选择了 rtu 方式。通信接口为半双工接口程序的关键是避免在通信端口上同时发送和接收。按照本系统中通信采用的这种编程模式编写自由口通信程序可以有效避免因同时发送和接收造成的通信冲突，从而保证程序的正常运行。
　　4.结束语
　　总体而言，先进的天然气调压站自控系统应能实现调压站的合理调度，无人职守，保证安全供气，节约能源与资金，加快紧急事件反应时间，减少不应有的损失，实现现代科技与科学调压的有机结合。实际应用实践经验证实，本文所设计的天然气调压站自控系统不仅具有较高的安全型、稳定性、可靠性、抗干扰性，还具有较高的性价比，提高企业的经济效益和管理水平。
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　　作者简介
　　刘垂祥，男，江西萍乡，江西省投资燃气有限公司，助理工程师研究方向 从事城市燃气运营与管理