天然气场站自动化控制系统设计和开发分析

来源：核心期刊咨询网时间：2018-12-03 10:0912

摘要：这篇自动化工程师论文发表了天然气场站自动化控制系统设计和开发分析，论文选择了某地能源结构为天然气的S燃气公司作为研究对象，并就天然气场站自动化控制系统总体设计、硬件设计、软件设计开展了详细论述，希望可以为我国新能源产业带来一定帮助。 关键词

　　这篇自动化工程师论文发表了天然气场站自动化控制系统设计和开发分析，论文选择了某地能源结构为天然气的S燃气公司作为研究对象，并就天然气场站自动化控制系统总体设计、硬件设计、软件设计开展了详细论述，希望可以为我国新能源产业带来一定帮助。

　　关键词：自动化工程师论文,天然气场站;自动化控制系统

　　一、天然气场站自动化控制系统总体设计

　　(-)SCDA系统设计

　　在S燃气公司的SCDA系统设计中，需遵循先进性、系统稳定性和可靠性、可操作性、开放性、可扩展性、易维护性、独立性、规范性、安全性、容错性等原则，并同时考虑设计的性价比，因此设计采用了分层、分布设计思想，其中数据采集和现场控制任务由场站和管网监控点完成，并采用网络方式进行主站和端站的互联互通，整体天然气场站的实时监控由调度中心负责，由此即可实现调度和指挥的全覆盖，应急处置措施的有效性也能够由此得到保障[1]。

　　(二)整体框架设计

　　调度中心负责整个SCADA系统的监控、通信以及指挥，并能够全方位展示、控制所有场站的重要信息，局域网组建则采用了冗余高速交换以太网、B/S结构、TCP/IP协议，传输速率为100/1000M，由此局域网能够源源不断的将系统数据流从现场送至SCDA系统调度中心，并存入网络数据库中，相关预测、规划管理等工作的开展可由此获得有力支持;通信网络为核心网络与各远程监控端站的通信桥梁，其中端站存在GPRS远程数据传输和光纤专线两种通信模式，且端站IP地址为内网固定地址，数据传输采用加密方式，具有良好的保密性。

　　远程监控端站配有检测元件、数据传送单元DTU、远程终端单元RTU，企业内部互联网、GPRS无线网属于其物理组成，其中现场数据传输以光纤专线连接为主、GPRS远程数据传输为辅;底层为现场层，包括S燃气公司旗下的ZX调压站、HM调压站、DX站、OH沿线阀室监控端站，并可以根据需要进行扩容升级，可以扩容升级的设备包括数据采集设备RTU、控制设备PLC、数据传输设备DTU、通讯设备MODEM，图I为整个SCDA系统的架构示意图，由此即可更深入了解该系统。

　　(三)具体设计

　　为提升研究的实践价值，本文选择了上文中提到的DX天然气场站的自动化控制系统设计作为研究对象，该系统设计需考虑安全性、经济性、可用性、稳定性、可操性、可维护性，因此设计采用了基于西口子S7-3000系列PLC控制冗余系统以及配套组件与软件，并选择了Intouch等配套组态软件作为监控软件，整个自动化控制系统由控制室操作员站、PLC系统组成，其中流量计算机、气体分析仪均通过通讯方式与PLC控制系统进行联系，且电源和通讯均加装了防浪涌装置，并在DO输出模块加装了中间继电器，系统的防雷能力由此得到了保障。

　　DX天然气场站的自动化控制系统设计主要包含三部分内容，主要包括红外报警系统、视频安防监控系统、SCADA自控系统，其中红外报警系统由红外报警探头、红外报警控制主机、红外报警线路组成，视频安防监控系统则由视频与控制线路、显示器、防爆云台摄像机、视频监控硬盘录像机组成，而SCADA自控系统则由控制线路、操作台、工业以太网设备、UPS供电系统、冗余PLC控制系统、操作员工作站、工程师工作站组成。

　　二、天然气场站自动化控制系统硬件设计

　　(一)硬件配置

　　由于DX天然气场站有专人负责值守，因此DX天然气场站自动化控制系统的硬件设计配置主要由围绕操作员站、可编程序控制器、输入/输出模块、电源与接地、打印机、工业以太网交换机、UPS电源及直流电源展开。以其中的可编程序控制器的设计为例，设计保证了过程控制站的通讯卡、控制器、电源按1：1冗余配置，且为开关量I/O模件配置了隔离装置，电源则配置有防雷、防浪涌保护，同时保证中央处理单元CPI的负荷率不超过60%，且存贮器留有40%备用量，RAM存储器可通过蓄电池保存程序和数据6个月，可编程控制器需具备移位寄存器、算术运算、逻辑运算、过渡触点、计时器、计数器、继电器、锁存继电器等功能。

　　(二)安防系统

　　在具体的安防系统设计中，视频系统由硬盘录像机、防爆解码器、防爆云台以及7台防爆一体化摄像机组成，红外报警系统由红外对射头、电子围栏、避雷器、以及8台带远传功能的紅外线报警器组成，预防报警系统包括巡更检测、红外周界探测器，并具备接入烟雾火警探测器信息的功能。通过报警控制器，所有报警触点信号可接入CCTV闭路电视系统与RTU系统，联动控制由此即可顺利实现，具体设计选择了海康威视生产的彩色一体化防爆云台摄像机。

　　(三)显示系统

　　显示系统的显示部分由两部分组成，一部分为DX天然气场站的60英寸LCD液晶电视，另一块则为调度中心的大屏幕显示系统(由21块55寸LCD显示单元拼接墙体组成)，前者主要用于实时监控DX天然气场站安全生产运营数据，后者则为燃气公司提供了统一的信息管理平台[2]。

　　(四)防雷设计

　　为满足DX天然气场站自动化控制系统的防雷需要，设计在系统至现场仪表的每个通信接口、仪表供电回路、硬接线I/O回路均设置了防浪涌保护器。室内模拟量点采用了以标准35mmDIN导轨安装的单通道浪涌保护器，接地方式为导轨连接金属卡座，无需采用外连导线接地;室外非安全区采用了直接在仪表上安装防雷、防浪涌保护器的方式，也可以安装在防爆等级不低于EEx dIIBT4的防爆接线箱内。防雷设计采用的防浪涌保护器共存在直流信号用防雷浪涌保护器、二线制信号防雷浪涌保护器、24VDC电源用防雷浪涌保护器、串口防雷浪涌保护器、Ethemet网络用防雷浪涌保护器、控制柜总进线电源220V AC用防雷浪涌保护器、设备电源220V AC用防雷浪涌保护器，如其中的串口防雷浪涌保护器电压等级、抗浪涌能力、最大连续工作电压、最大负载电流、残压水平分别为24VDC、≥20KA(8/20ps)、≥34V、≥26A、≥180V防护方式则为V+，V-。

　　推荐阅读：《工业仪表与自动化装置》(双月刊)创刊于1971年，由陕西鼓风机(集团)有限公司主办。以过程控制工程设计及工程建设服务为主要宗旨，积极宣传国内外自动化和仪器仪表行业的科研设计、信息与动态、新技术和新工艺，交流在设计、操作、使用、维修等方面的经验。

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