PLC系统在北京天然气输送管道工程中的应用（下） |
四、站控制系统
1、双机热备
为保证各计量站系统的高可靠性，计量站PLC都采用双机热备的配置。ModiconQuantumPLC具有先进的热备系统，组态简单，操作方便。通过两套配置完全相同的PLC主机，电源和热备处理模块，形成主备形式。在正常状态下，主机负责处理程序运行，进行I/O服务，更新备用机的状态及数据，备用机则监视主机的运行状态。当主机发生故障时，备用机马上进行切换。变成主机接替故障机的处理工作。切换时间不超过PLC的一个扫描周期，在陕京项目中，各站PLC运行扫描周期不超过50ms。
2、逻辑控制
PLC控制程序主要进行管道的优先级选择及阀门操作。在北京末站中有四条分离器通道，随后是四条计量通道，每条计量通道设置一台流量计算机。为保证气体平稳及安全的通过，需要根据气量大小和通道工作状态选择不同的通道组合，程序中采取了联锁、排序及矩阵等算法实现以上功能。
站上电动阀控制方式分为三种。
远程方式：由北京调度中心实现远程操作，如全线各站的关闭和干线上RTU阀室的气液联动阀的关断，但北京调度中心不能进行远程开启控制。
本地方式：由PLC系统的HMI来控制，北京调度中心不能对阀门进行操作。如果当站控HMI发生故障时间超过30秒，本地方式行动切换成远程方式。
设备维护方式：当阀处于维护方式时，调度中心及PLC系统均不能控制，由维护人员到现场对阀进行手动操作。
阀门控制信号有开到位，关到位，运行，故障，过扭矩，超时，开信号，关信号，维护位，站本地／远程切换等。站上有些调节阀需进行PID操作，PID操作由PLC程序中的PID功能完成，为完成手动／自动的无扰切换，还增加了相关的判断和位置程序。为PID的操作面板。
在发生严重事故时，PLC带有紧急关断功能（ESD），以使事故损失最小。
3、PLC的状态
在PLC程序中还加入了PLC的状态监测，如主机运行I/O模块及各I/O的故障信息，通信状态。所有的状态信息都在PLC的HMI及北京调度中心得到显示，当某一I/O模块发生故障时，在相应的人机接口画面上将有红色报警及有关信息。
4、HMI
作为PLC系统的一部分，安装在工业计算机中的上位监控软件已经得到广泛的应用。在陕京项目中，采用的是美国USDATA公司的FactoryLink软件。
FactoryLink运行在WINDOWS操作下，分辨率为1280×1024，并全部汉化。FactoryLink能动态显示管道和设备的当前状态，显示温度、压力、流量等数据和趋势，报警信息和PLC各部分的工作状态，处理火灾报警信号等等。通过FactoryLink可对现场的电动阀进行操作，选择工作状态，进行PID调节等。FactoryLink还对流量数据进行处理，形成现场的工作报表。FactoryLink从PLC中取得流量数据，建立一个本地关系数据库，数据库支持历史数据趋势的显示及历史数据的查询，另外形成历史数据报表。数据报表分为实时报表和历史报表，实时报表可由操作员随时打印，历史报表定义为每天自动打印一次，操作员也可以随时打印过去一天的数据。在站中设计存储一周的全部数据。
5、系统的接地和保护
在陕京PLC系统设计中，对接地系统作为简化处理。系统的保护地及屏蔽地合为一个地，整个站设一个接地极，形成单端接地，这对PLC来说是允许的。各PLC模块的输入输出都外加保险熔断丝来加以保护，以防止超高浪流通电压或不匹配电压损坏模块。对于外接的通信线路，如电话线入口接入了雷电保护器，以防止恶劣天气中闪电所产生的高电压进入系统。
五、结语
经过约18个月的紧张工作和献身精神，陕京SCADA系统完成了设计、编程和安装调试，于1997年9月投入运行，现在已处于系统维护阶段。在与多家国外公司的合作中，国内工程师获得了很多宝贵的先进技术和工程管理思想，也为国内建设其他管道自动化系统提供了成功的范例和经验。这必将大大推动自控技术和工程管理的发展。
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