1. 系統(tǒng)介紹
概述
本流量計(jì)量及控制系統(tǒng)硬件選用Schneider的Twido系列 PLC ，由成都怡騰自動(dòng)化科技有限公司進(jìn)行控制軟件的開發(fā)。采用Schneider 編程軟件進(jìn)行 PLC 程序開發(fā)， 組態(tài)軟件制作工作站畫面；而工藝控制部分則根據(jù)所有天燃?xì)夤竟夤芾硭峁┑墓に嚵鞒踢M(jìn)行軟件開發(fā)而完成。計(jì)量采用流量計(jì)量 RTU計(jì)量模塊計(jì)量.
1. 項(xiàng)目分析
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)是所有天燃?xì)夤旧a(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，完成對(duì)站場(chǎng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)控制及燃?xì)馐褂玫挠?jì)量，為生產(chǎn)調(diào)度提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的煤氣管網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證站場(chǎng)管網(wǎng)生產(chǎn)安全、可靠、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)、計(jì)量準(zhǔn)確地運(yùn)行。
控制室的任務(wù)是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)變送器對(duì)站場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控及自動(dòng)計(jì)算孔板流量，并以此流量控制進(jìn)氣閥門的開度，使其壓力相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行。控制室的操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的提供的管網(wǎng)和站場(chǎng)工藝過(guò)程中的壓力、溫度、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，完成對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行的監(jiān)控和控制等管理。操作人員還可通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)工藝參數(shù)的設(shè)置及維護(hù)，以保證系統(tǒng)的安全可靠的運(yùn)行。
1.1. 燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的功能
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，下位計(jì)量RTU或流量積算儀為輔的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度管理自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。
2. 需求分析
通過(guò)對(duì)你們需求的仔細(xì)研究，我們認(rèn)為天燃?xì)夤菊緢?chǎng)燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)項(xiàng)目的基本需求包括以下幾個(gè)方面：
一、計(jì)量的連續(xù)性，準(zhǔn)確性
a.控制室的操作人員能通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)地從中控室讀取運(yùn)行數(shù)據(jù)，并以友好的人機(jī)界面顯示。
b.通過(guò)計(jì)量RTU或流量積算儀實(shí)時(shí)的，準(zhǔn)確的測(cè)量孔板的流量。
c.通過(guò)測(cè)量出來(lái)的實(shí)時(shí)流量反饋控制閥門的開度
d.對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)主要監(jiān)測(cè)壓力參數(shù)、溫度、差壓參數(shù)。
二、連續(xù)記錄現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)
對(duì)于上述監(jiān)視的數(shù)據(jù)能按要求的時(shí)間間隔自動(dòng)進(jìn)行歷史記錄和存檔，為仿真和系統(tǒng)優(yōu)化積累數(shù)據(jù)。
三、現(xiàn)場(chǎng)控制的安全防爆要求
因?yàn)橄到y(tǒng)工作在易燃易爆場(chǎng)合，所以對(duì)防爆要求很高，本系統(tǒng)對(duì)所有的輸入輸出信號(hào)都加防爆隔離裝置。接線加裝防爆接線盒，根據(jù)用戶要求，還可加裝信號(hào)避雷器。
四、打印各類工作報(bào)表
a.自動(dòng)生成和供各部門使用的生產(chǎn)報(bào)表。
b.滿足上述基本需求的燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)，遵循如下設(shè)計(jì)原則：
五、系統(tǒng)采用的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)具有較先進(jìn)的技術(shù)水平，并且經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)證明其安全、實(shí)用的產(chǎn)品。
六、系統(tǒng)具有高可靠性、穩(wěn)定性和靈活性，以保證生產(chǎn)安全可靠地運(yùn)行。
七、系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。
八、系統(tǒng)具有足夠的擴(kuò)展能力，以滿足天燃?xì)夤镜奈磥?lái)發(fā)展需要。
九、系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)技術(shù)先進(jìn)和性能可靠。
十、系統(tǒng)有完善的防浪涌的保護(hù)措施。
十一、操作系統(tǒng)采用Windows 2000（簡(jiǎn)體中文）的最新版本。
十二、燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，并具有強(qiáng)大的人機(jī)對(duì)話能力。
十三、燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件具有開放式數(shù)據(jù)庫(kù)接口，允許其他的應(yīng)用程序讀取其數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的硬件和軟件的可利用率（可用性）達(dá)到99.99%。當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)完成打印、編程、畫面顯示時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集不能被中斷。
3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)建設(shè)遵循技術(shù)先進(jìn)、成熟實(shí)用、設(shè)備性能穩(wěn)定可靠、功能齊全、易于擴(kuò)展、操作維修簡(jiǎn)便、投資合理的原則，充分利用高新技術(shù)，完成并達(dá)到較領(lǐng)先水平。
依據(jù)天燃?xì)夤緦?duì)燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)的要求，選擇Schneider PLC與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)接，需要流量計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
控制室完成對(duì)站場(chǎng)的各種工藝數(shù)據(jù)的采集與顯示，防止系統(tǒng)故障癱瘓，采用UPS供電，確保控制室任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)能正常工作,增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。
4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)
本方案的設(shè)計(jì)依據(jù)是：
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn) ISO
國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) IEEE
國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) IEC
中華人民共和國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量法
供電電源標(biāo)準(zhǔn) GB2887-82
計(jì)算機(jī)場(chǎng)地技術(shù)要求 GBJ45—82
5. 燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)功能
燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)采用的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)均是技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、經(jīng)過(guò)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的、開放的、標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。集成后的燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)具備以下功能：
a.數(shù)據(jù)采集和處理；
b.工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示；
c.孔板流量的實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)算
d.閥門的動(dòng)態(tài)反饋控制
e.報(bào)警顯示、管理以及事件的查詢、打??；
f.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢(shì)圖顯示；
g.歷史數(shù)據(jù)的歸檔、管理以及趨勢(shì)圖顯示；
h.各種生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表的生成和打印；
i.標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)應(yīng)用軟件和用戶生成的應(yīng)用軟件的執(zhí)行；
j.為煤氣公司其他管理系統(tǒng)提供平臺(tái)接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
6. 燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)組成及分項(xiàng)描述
6.1. 燃?xì)庥?jì)量及控制系統(tǒng)拓樸圖
6.2. 方案一描述
此方案計(jì)量和控制完全分開,因計(jì)量為一關(guān)鍵工作,故此方案采用了一個(gè)十分成熟的孔板流量計(jì)量RTU,它可完全脫離PLC工作,在下位完成全部的計(jì)算工作,通過(guò)Modbus 與上位軟件通訊。送出流量結(jié)果。此產(chǎn)品國(guó)內(nèi)首家符合 SY/T6143-2008《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。通過(guò)在上位組態(tài)軟件進(jìn)行修改SY/T6143公式中的相關(guān)參數(shù)，可以對(duì)不同組份的天然氣進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。此流量計(jì)算RTU最大可以擴(kuò)展至12路?？梢酝M(jìn)對(duì)12路孔板進(jìn)行計(jì)量。以后的升級(jí)改造十分的容易。
同時(shí)，孔板的壓力，差壓，溫度信號(hào)通過(guò)一分二的信號(hào)隔離器，上傳PLC，上位軟件通過(guò)采集PLCT和RTU的信號(hào)，同時(shí)顯示流量，及壓力，差壓，溫度信號(hào)。通過(guò)上位組態(tài)軟處理成日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表，年報(bào)表等。PLC根據(jù)反饋回來(lái)的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)蝶閥的開度。
操作人員在中控室通過(guò)上位組態(tài)軟件可以控制氣動(dòng)閥門的開閉。
我們選用的組態(tài)軟件是網(wǎng)絡(luò)版，遠(yuǎn)程調(diào)度人員可以通過(guò)Internet遠(yuǎn)程訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)操作站的運(yùn)行情況及報(bào)表等。
此方案的擴(kuò)展性極好，最大可擴(kuò)展至十二路孔板同時(shí)計(jì)量。以后擴(kuò)展只用加一個(gè)模塊就能解決。流量最大累積值可達(dá)到429496729500m3。
同時(shí)我們的通訊接口為Modbus通訊口.可以與上位的SCADA系統(tǒng)聯(lián)接。
可選配置 optional Configuration
a.觸摸屏
通過(guò)流量計(jì)算機(jī)觸摸屏選件，可以設(shè)置孔板和儀表等基礎(chǔ)參數(shù)，顯示及打印采集參數(shù)、流量計(jì)算參數(shù)、系統(tǒng)診斷報(bào)警信息及有關(guān)提示信息等。
b.1個(gè)擴(kuò)展模塊接口
此擴(kuò)展模塊接口可提供8路AI，或4路AO，或16路DI，或16路DO。
c.調(diào)制解調(diào)器
可選撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器提供遠(yuǎn)程發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。
d.無(wú)線接口
此接口通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程發(fā)送和接收。
e.太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)能電池板選件可以為流量RTU提供2W或5W的供電。
7. 附件
7.1. 流量 RTU參數(shù)
特點(diǎn)
a.32位ARM處理器，16位分辨率A/D，具備熱備功能，支持熱插拔。嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
b.符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持C語(yǔ)言，支持LD，F(xiàn)BD，IL，ST，SFC五種語(yǔ)言編程。
c.國(guó)內(nèi)首家通過(guò)SY/T6143-2004《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。
d.滿足多路實(shí)時(shí)流量測(cè)量，具有自動(dòng)補(bǔ)償功能。
e.在線動(dòng)態(tài)壓縮因子計(jì)算。
具有用戶可選的GB/T17747.1～GB/T17747.3-1999及AGA NX-19氣體壓縮因子計(jì)算。
f.瞬時(shí)流量和累積流量計(jì)算準(zhǔn)確度為0.07‰，總體準(zhǔn)確度為±0.2％F.S。
g.可以存儲(chǔ)前1小時(shí)的每分鐘、前一天每小時(shí)和前一月每天的測(cè)量數(shù)據(jù)。
h.可對(duì)靶式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和渦輪流量計(jì)進(jìn)行壓力和溫度補(bǔ)償。
i.支持Modbus TCP/IP，Modbus RTU/RSCII等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。
j.支持GPRS/CDMA、無(wú)線電臺(tái)、RS-485、PSTN、Ethernet、微波、衛(wèi)星、無(wú)線網(wǎng)橋等通訊方式。
k.支持軟硬件自診斷功能，可靠性強(qiáng)。
l.支持分級(jí)密碼保護(hù)，安全系數(shù)高。
m.多種結(jié)構(gòu)形式可供選擇，安裝方便，擴(kuò)展靈活。
n.高抗干擾、工業(yè)級(jí)（-40～70℃）標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，適應(yīng)于各種惡劣環(huán)境。
