关于PLC在燃气站自动控制系统中的应用探析

朱晓利

【摘 要】跟随着经济的发展，人民生活水平的提高，中国许多大中城市的郊区地带或是中小乡镇，为了能将能源紧缺的状况缓解，同时也为了将周围的大气环境改进，其逐步加强了对轻烃燃气站的建造。轻烃燃气站主要是运用油气田或是炼油厂的烷烃作为燃料，经过加工产生一种混合型的可燃气体，再将这种可燃气体经过管道传输提供给乡镇的居民、宾馆、餐饮业或是工业锅炉等进行运用。轻烃燃气站的供气系统主要是将液态的轻烃作为质料，运用物理方法将其进行气体，使得制气及混气的进程能一次性完结，最后经过专门的输配管网将可燃气体送到各家各户或是需要用上这种气体的乡镇其他职业。现在此系统在许多当地都得到了广泛的运用。实习表明，此气体的运用不仅对环境起维护作用，并且相对来说也对比经济。可是，许多当地在运用的进程傍边呈现供气不稳定的状况，使得用户的运用作用受到影响，而其中最大原因即是供气浓度的不稳定。针对这种状况，中国业界人士不断研究其处理办法。经研究发现，可将可编程的控制器（PLC）运用于轻烃燃气站的自动控制系统当中。

【关键词】PLC；轻烃燃气站；自动控制

引言

21世纪，能源与环境保护是人类社会共同面临的主要难题。为突破能源的限制并尽可能地保护环境，部分地区在城市郊区或城乡地区建立轻烃燃气站作为人们生产、生活的热能来源的重要补充。

轻烃燃气站使用油气田、炼油厂的液态烷烃为原料，采用纯粹的物理气化工艺混合生产可燃气体，再通过输配管网输送到使用者手中。由于生产工艺简单，燃气燃烧后产生的生成物主要为水和二氧化碳，对周围大气的污染程度较少，环保效果和经济效益较好，所以广泛应用于城镇居民生活、宾馆餐饮和工业锅炉等方面。但由于供气浓度波动较大，在实际使用过程中经常发生供气指数不稳定，用户使用效果不理想等问题。针对这个问题，作者通过可编程控制器（PLC）并辅以相关外围设备，组建了轻烃燃气站自动控制系统。经过实践检验，该系统可以实现供气站无人值守、供气性能稳定的目标。

1供气系统结构组成和工作原理

图1为轻烃燃气站供气系统的结构框图。从图1可以看到，作为原料的轻烃油先从油罐进入气化罐，和来自空气罐的空气混合，然后进入混合罐进一步混合，再经缓冲罐进入用户网络。供气站通过对气化罐轻烃油的进油量和空气进气量的控制，调整气化罐内燃气压力和原料油液位，通过对从气化罐到混合罐的气体量和空气罐到混合罐的空气量进行控制，实现对混合罐内的轻烃燃气的压力和浓度的控制，确保用户端燃气压力和浓度稳定维持在一定范围内，从而达到满足用户使用要求的目的。

图1

2轻烃燃气站自动供气控制系统

PLC采用微机制造工艺生产，具有自动控制功能，结合顺序控制和回路调节两种方法，能够实现逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。由于PLC具有较强的抗干扰能力和环境适应性，以其为自动控制系统主体单元可以保证系统的可靠性。依据燃气站具体情况，控制系统采用了SIMATIC$7-200可编程控制器作为自动控制系统功能实现的主要单元，并配有开关量输入、输出，模拟量输入（A/D）等模块。基于便于操作管理的考虑，本系统采用中文显示界面。

2.1控制系统结构和工作流程

图2为自动控制系统结构和工作流程。本系统以SIMATIC$7-200型PLC为核心，输入输出模块负责控制核心与外部设备的信息传递，外部设备负责指令执行和信息采集。

三者协调运转，从而实现供气系统的自动控制。（1）模拟量输入。模拟量指的是供气系统中线性变换的物理参数，包括气化罐内的原料油液位、气体压力，混合罐内的气体压力、燃气浓度等参数。由于这些参数经相应传感器采集并由功率变送器转换后，以0至5伏电流的模拟信号形式传送到A/D模块各通道，所以称为模拟信号。

（2）开关量输入。空气压缩机和各部位电磁阀的手动控制开关情况、气体过压、燃气漏气等故障信号以开关量形式传递给控制单元。

（3）开关量输出。开关量输出主要指从控制单元传递给各外部设备执行的指令信息，一般包括空压机启停、相应电磁阀的启停以及故障报警拉闸等信号。

图2

2.2控制系统软件设计

该系统采用PLC实时测控软件，以梯形图逻辑进行控制。（1）系统循环主程序模块。该模块式PLC启动后第一个执行的程序。程序由内部初始化开始，随后进行空气压力、燃气压力、燃气浓度、原料油液位等参数的巡回检测。检测结果反馈给PLC和预设的标准进行对比，然后根据对比的结果执行相应启停操作。如果实际参数大于允许范围就会进行报警，同时进入故障服务程序。（2）中文显示子程序模块。该程序的主要功能是设置各参数阀值和显示信息。该程序的编制工作可以使用SIMATIC$7-200软件的编程向导来完成。

2.3系统测试精度和技术特点

（1）精度较高。燃气浓度和气体压力的控制误差不超过1.5%，原料油液位控制误差不超过1.0%。（2）模块化设计。可根据气站具体规模调整，适用性较为广泛。（3）使用简便，便于维护。（4）软硬件抗干扰能力强，系统整体的运行可靠性较为突出。（5）基于PLC的通讯功能，可实行远程通讯监视和控制。

结束语

PLC即可编程的控制器，将其及其有关的外围设备可构成一套微机的自动控制系统。将其运用于轻烃燃气站的自动控制系统当中，不只完成了对轻烃燃气站的自动控制，并且通过一段时间的实验发现，其稳定性及安全性也十分高，其可在供气站无人值守的状况下将供气的状况稳定下来，保证了居民的使用效果，同时也节省了很大一部分的人力和物力，并使得设备的安全可靠性及高运转的高效性得到保证。不只如此，此系统的运用还将进步了轻烃燃气站的自动控制系统的运行精度，并改进了其供气质量，使得该项技能得以广泛推行。随着经济地进一步发展，科学技能的不断进步，PLC及其配套设备在对轻烃燃气站自动控制系统中的运用将会得到更大的推行，带来更多的经济效益和社会效益，不只给中国大众的日子带来便利，并且在很大程度上也会促进了中国经济的开展与技能的前进，提高中国的综合国力。

参考文献：

[1]李安静.轻烃燃气一气多用的探讨[J].山西建筑，2012.

[2]趙东伟.对PLC自动控制系统可靠性的探讨[J].化工质量.2012（05）

[3]陶海燕.PLC在钢管冷拔机电气控制系统中的应用[J].钢管.2010（06）

[4]贾振航.新型液体燃料——轻烃燃气——青岛海尔国际培训中心轻烃替柴油成功经验[J].节能与环保.2013（09）