燃气管道阀门远程控制系统设计中PLC技术的应用分析

张春雨

摘 要：随着我国经济技术的快速发展，人们的生活水平提高，燃气作为一种热量高、使用方便以及污染低的燃料已经成为人们生活中应用最多的燃料之一。但是由于燃气易燃易爆，因此燃气输气和安装行业也成为一个高危行业。为了提高燃气管道输气的安全性和可靠性，该研究提出燃气管道阀门远程控制系统，该文就详细分析燃气管道阀门远程控制系统设计中PLC技术应用的价值，以供参考。

关键词：燃气管道阀门 远程控制系统 PLC 应用]

中图分类号：TP273 文献标识码： A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0025-01

随着信息技术的快速发展，传统的人工巡检燃气管道的阀门方式已经逐渐的不能够适应生产发展的需要。通过使用远程通信技术，可以对燃气管道阀门现场采集必要的数据和进行控制，使用PLC技术将相应的信号转接到远程监控平台中，最终实现对阀门的自动控制和故障处理。通过对燃气管道阀门的远程控制，可以有效的提高设备生产的自动化水平，促进企业的安全生产。

1 燃气管道阀门的远程控制的作用

在燃气管道中，由于其运输距离比较大，如果采用手动阀门的方式，当管线在某段中出现故障需要进行切断或者关闭是，需要操作人员到现场进行关断。这样不仅增加了事故的反应时间，同时也对管道的安全产生不良的影响。为了提高燃气管道的运输安全，对燃气管道阀门进行全过程的监控成为了其中的重要措施[1]。通过使用远程控制系统，当管道出现安全故障报警的时候可以在监控系统中将阀门直接切断，有效的降低了管道的切断时间，通过了对事故的处理能力，通过了燃气管道的可靠性和安全性。

随着嵌入式计算的不断发展，控制器的功能也越来越强大，其中具有网络功能的嵌入式控制器在工业生产中得到了广泛的应用，在管道的阀门控制是其中重要的内容。通过使用远程控制系统能够对管道阀门进行有效的调节，从而保障了生产的安全。结合嵌入式技术和无线网络通信技术，基于对燃气管道阀门控制的可靠性和远程控制要求，通过设计并且实现具有远程通信、双电流信号冗余输出以及具有自愈功能的阀门远程控制系统，能够有效的保证生产的可靠运行[2]。无线通信技术能够使控制器和监控系统进行通信，执行监控系统的命令并且对执行结果进行反馈。当阀门控制器同时输出了2路相同的信号时，只要其中一路满足关闭阀门的要求就能够立即执行关闭操作，保证了控制系统的安全运行。系统还能够自主的对网络状态进行诊断，当发现网络发生中断或者异常现象时，可以自主的呼叫上位机，直到网络通信恢复为止。如果阀门控制器在比较长的时间内处于中断或者异常状态，系统将会自动重启应用程序。

2 PLC技术在燃气管道阀门远程控制系统设计中的应用

在管道阀门的远程控制系统设计中，常常利用计算机作为上位机，采用相关的通信协议，从而形成数据采集和监控系统，并且例如相关的通信方式和各阀门下位机进行PLC通信，然后将各个阀门站点的信息传送到监控中心中，从而实现对阀门的远程控制。其具体的工作过程是传感器将检测到的信号通过屏蔽电缆传输到A/D转换模块的输入端，经过信号转换后将相关的数据中传输到数据寄存器供PLC读取。PLC将数据通过GPRS传输到监控中心中，从而完成一次对阀门数据采集[3]。在远程控制中由监控中心发出相关的指令，PLC接收到信号后通过输出端口控制驱动装置来控制阀门的关停。

2.1 上位机设计

在上位机的设计中可以选择技术比较成熟的设备，这样可以通过系统的稳定性，降低系统的研发周期。上位机的软件系统可以用VB语言来设计，从而方便实现需要的监控功能。上位机软件系统包含了通信参数设定模块、数据库模块、安全模块以及阀门控制模块等部分，上位机软件系统不仅能够实现对阀门的控制，而且还考虑到了数据库操作和系统的安全[4]。阀门控制模块是上位机的核心，它可以使上位机对PLC控制装置的远程控制。

2.2 下位机设计

下位机的硬件系统包含了主控单元模块、人机接口模块、数据采集以及控制模块、通信模块等内容，其中主控单元模块是下位机的核心，它是由PLC系统组成。数据采集和控制模块是下位机控制系统的输入和输出部分，能够完成对阀门的各种报警信号以及运行状态进行采集，同时对阀门进行关停控制等。在数据采集模块中，除了一般的采集状态外，还包含了对电机过热、电机缺相、紧急制动状态的采集等，提高了下位机的监控能力。在下位机中不仅可以实现对阀门的远程控制，而且还保留了现场控制功能，可以通过现场操作器来完成[5]。在远程控制系统的通信中，GPRS网络由于覆盖面比较广泛，而且技术成熟、维护成本低、信号稳定等优点，因此可以在计算机和PLC之间进行无线通信，提高了信号的抗干扰能力。

下位机的软件系统主要是采集阀门的运行信号、控制阀门动作以及响应上位机的命令等，为了准确的对阀门进行控制避免虚假报警的情况，系统对输入的信号都进行了数字滤波处理。下位机在对信号分析之后，根据相关的命令来控制阀门的关停动作。当上位机对下位机发出命令的时候，下位机就会进入到中断程序。在这种情形下应当对现场进行保护，读取中断寄存器分析中断的原因。如果是由于接收中断引起的，那么应当置接数据标志并且读取数据，然后释放出缓存，最后恢复现场。

当控制系统的上位机向下位机发出数据请求或者命令的过程中，下位机就会进入中断服务程序中，其在进入中断服务程序之后，首先需要满足对系统的现场保护，然后进行读取中断寄存器中的内容，在读取的过程中进行分析中断并置相应的标志位，如果系统是接收中断，那么置接收数据标志并读取数据，然后释放缓存，最后中断返回，恢复现场。

3 结语

在燃气管道阀门的远程控制系统设计中，通过先进的信息技术和控制技术，使阀门控制系统准确的受到无线通信网络的信号，从而实现监控系统的远程控制，能够实现对阀门的远距离操作，有效的保证了生产的安全。同时在PLC程序中利用阀门的反馈信号，能够实现系统的冗余保护。当发生网络故障时阀门远程控制系统能够通过重启的方式来恢复通信，保障了系统的可靠性。

参考文献

[1] 蒋科峰.浅析燃气管道防腐技术及腐蚀评价[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（4）：46-47.

[2] 韩小茹.基于PLC技术分析燃气管道阀门远程控制系统的设计[J].科技传播，2014（5）：124-125.

[3] 王艳，李顺义，叶林平.燃气管道阀门加装远程控制系统[J].信息系统工程，2011（7）：79-80.

[4] 张铮，喻道远.PLC在阀门远程监控系统中的应用[J].微计算机信息， 2005（3）：59-60.

[5] 周宁.燃气阀门的安装与质量控制浅论[J].城市建设理论研究（电子版），2013（10）：112-113.endprint