PLC/RTU技术在天然气管道输送中的应用
时间：2021-02-09 16:04:50 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：管道输送是天然气运输中最重要的运输方式，相比于其他的运输方式，管道运输不但可以实现天然气的远距离运输，同时还具有运输成本低、安全性高的優点。在目前的天然气的管道输送中，自动化技术得到了广泛的应用。PLC/RTU技术在工业控制中有着很高的稳定性和有效性，可以有效地提高天然气的输送效率。本文阐述了基于PLC/RTU技术在天然气管道输送中的应用，期待能够起到一定的借鉴作用。
关键词：PLC/RTU；天然气；管道输送；应用研究
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0244-03
随着我国经济的快速发展以及工业化进程的不断完善，工业生产和社会生活中对于能源的需求也越来越迫切。同石油、煤炭等能源相比，天然气具有经济、安全、环保等优点。在天然气的输送中，采用传统的公路、铁路方式难以实现高效率的输送，采用管道输送的方式可以很好地解决这个问题。管道输送天然气可以实现天然气的远距离不间断运输，同时还可以很好地适应天然气易流动可压缩的属性，具有运输成本低、安全性高的优点，同时能够有效地降低对环境所带来的负面影响。
由于天然气管道的距离通常很长，为了保证天然气管道在铺设、使用的过程中保持稳定、安全的状态。必须运用先进的自动化控制手段，保证天然气输送的安全可靠。PLC/RTU控制技术是一种安全、稳定的现代化工业控制技术，能够在天然气管道输送中起到良好的作用，实现对工艺站场内的工艺数据采集、数学运算、自动控制、远程监控等多种工作，有效提高管道输送的安全性。
1 PLC/RTU技术概述
PLC的全称是Programmable Logic Controller，其中文名叫可编程逻辑控制器；RTU的全称是Remote Terminal Unit，其中文名叫远程终端单元。在现代工业控制中，PLC通常是指大中型的控制器，能够接入大量的I/O点、具备多种通信方式、能够进行复杂逻辑控制运算，但成本比较高；RTU通常是指小型的控制单元，能够接入的点数比较少，通信方式有限，运算能力一般，但相对经济。随着科学技术飞速发展，RTU技术不断革新，性能不断增强，部分RTU产品已经能够承担部分原来需要PLC来完成的工作，在目前的天然气管道输送控制系统中，通常PLC与RTU相互结合，共同完成全系统的逻辑控制任务。
目前，在天然气管道自动化控制中，PLC/RTU得到了非常广泛的应用。在控制系统中通常都包括中央处理器、存储设备、I/O接口、电源、通信模块以及专用功能模块等。PLC/RTU技术在天然气管道输送中有着显著的优点，主要体现在PLC/RTU控制系统具有结构模块化，可以根据实际需要自由组合，有较高的可靠性和抗干扰能力。特别是RTU，环境适应能力很强，部分RTU设备运行温度范围在-40℃～+70℃，非常适合在温差大的环境中使用。
2 PLC/RTU系统在天然气管道运输中的应用
在天然气管道输送控制系统中，站场控制系统通常采用处理能力比较强的PLC系统；而管道上远程阀室的控制系统通常采用的RTU系统。PLC/RTU系统是天然气管道SCADA系统的远方控制单元，是保证SCADA系统正常运行的基础。站控PLC系统安装在各工艺站场的控制室或机柜间内；阀室RTU系统安装在远程阀室机柜间内或露天安装，它们不但完成了对天然气管道的数据采集和本地控制，同时还把天然气管道的过程数据传输给远方的调控中心并执行其下达的远程控制命令。
2.1 站场自动控制功能的实现
1） 站场数据采集与监控
站控PLC系统完成对站内工艺过程及设备运行状态进行数据采集、监视控制及联锁保护。站控系统采集到的数据可以显示在操作员工作站的人机界面上，操作员通过人机界面实现对站场工艺运行情况的监控。
2） 自动压力保护
站控PLC系统可以通过控制站内输气管线上的调节阀进行压力控制和调节，当下游分输压力高时，根据控制逻辑进行PID计算，自动关小调节阀开度，降低下游管线压力；当下游分输压力低时，自动开大调节阀开度，提高下游管线压力，自动维持下游分输压力的稳定。如果站内工艺设备或者干线管道压力在自动调节的情况仍然超出安全范围，PLC系统根据操作原理会自动执行放空操作，保证设备、管道和人员的安全。
3） 自动温度保护
天然气管线在进行节流计量时容易出现冰堵的现象，特别是在我国北方，冰堵给天然气管道输送、计量造成很大的困扰，小则出现输送压力不稳，大则可能造成关键设备损坏或天然气泄漏。站控PLC/RTU系统可以根据控制逻辑，自动控制管道加热设备（电加热或者蒸气伴热），自动实现节流计量装置温度保护，预防控制冰堵。
4） 自动流量调节
站控PLC/RTU系统可以对输气管线的下游分输用户进行流量调节控制。站控PLC系统从现场流量计实时采集流量数据，通过PID计算，控制调节阀的开度，实现对下游分输用户的流量调节与控制。调度中心或站场在保证下游用户最低安全输气流量的前提下，还可以设定在规定时间内对下游用户的分输气量。站控PLC系统按照设定的分输量实现对下游用户单位时间内的平均气量输送，并通过给定的逻辑运算，进一步实现对下游用户输气量的小时指定、日指定，并准确完成月度、年度输气计划。
2.2 远程阀室自动控制功能的实现
1） 数据采集与远程监视
天然气管道阀室通常采用RTU来作为数据采集与监控系统。通过RTU来对阀室内工艺变量及设备运行状态进行数据采集、监视控制及自动进行联锁保护。采集的天然气管道过程数据经过通信网络可传输至上、下游站场的SCADA系统和远方调控中心。调控中心和站场的操作人员可远程对阀室进行监控和管理。目前国内天然气管道远程阀室基本实现了无人值守、远程监控、自动保护。
