1. 系統(tǒng)介紹
概述
本流量計量及控制系統(tǒng)硬件選用Schneider的Twido系列 PLC ，由成都怡騰自動化科技有限公司進行控制軟件的開發(fā)。采用Schneider 編程軟件進行 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)所有天燃氣公司供氣管理所提供的工藝流程進行軟件開發(fā)而完成。計量采用流量計量 RTU計量模塊計量.
1. 項目分析
燃氣計量及控制系統(tǒng)是所有天燃氣公司生產(chǎn)運行系統(tǒng)的有機組成部分，完成對站場運行狀況的監(jiān)測控制及燃氣使用的計量，為生產(chǎn)調(diào)度提供及時、準確和可靠的管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)。
燃氣計量及控制系統(tǒng)是以計算機為核心的煤氣管網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。燃氣計量及控制系統(tǒng)的任務是保證站場管網(wǎng)生產(chǎn)安全、可靠、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟、計量準確地運行。
控制室的任務是通過現(xiàn)場變送器對站場的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控及自動計算孔板流量，并以此流量控制進氣閥門的開度，使其壓力相對穩(wěn)定的運行。控制室的操作人員通過計算機系統(tǒng)的提供的管網(wǎng)和站場工藝過程中的壓力、溫度、流量、設備運行狀態(tài)等信息，完成對管網(wǎng)運行的監(jiān)控和控制等管理。操作人員還可通過本系統(tǒng)進行相關(guān)工藝參數(shù)的設置及維護，以保證系統(tǒng)的安全可靠的運行。
1.1. 燃氣計量及控制系統(tǒng)的功能
燃氣計量及控制系統(tǒng)是以計算機為基礎，下位計量RTU或流量積算儀為輔的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度管理自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
2. 需求分析
通過對你們需求的仔細研究，我們認為天燃氣公司站場燃氣計量及控制系統(tǒng)項目的基本需求包括以下幾個方面：
一、計量的連續(xù)性，準確性
a.控制室的操作人員能通過通信系統(tǒng)實時地從中控室讀取運行數(shù)據(jù)，并以友好的人機界面顯示。
b.通過計量RTU或流量積算儀實時的，準確的測量孔板的流量。
c.通過測量出來的實時流量反饋控制閥門的開度
d.對于現(xiàn)場主要監(jiān)測壓力參數(shù)、溫度、差壓參數(shù)。
二、連續(xù)記錄現(xiàn)場運行的歷史數(shù)據(jù)
對于上述監(jiān)視的數(shù)據(jù)能按要求的時間間隔自動進行歷史記錄和存檔，為仿真和系統(tǒng)優(yōu)化積累數(shù)據(jù)。
三、現(xiàn)場控制的安全防爆要求
因為系統(tǒng)工作在易燃易爆場合，所以對防爆要求很高，本系統(tǒng)對所有的輸入輸出信號都加防爆隔離裝置。接線加裝防爆接線盒，根據(jù)用戶要求，還可加裝信號避雷器。
四、打印各類工作報表
a.自動生成和供各部門使用的生產(chǎn)報表。
b.滿足上述基本需求的燃氣計量及控制系統(tǒng)，遵循如下設計原則：
五、系統(tǒng)采用的硬件、軟件和網(wǎng)絡具有較先進的技術(shù)水平，并且經(jīng)過實踐考驗證明其安全、實用的產(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)安全可靠地運行。
七、系統(tǒng)具有較高的性能價格比。
八、系統(tǒng)具有足夠的擴展能力，以滿足天燃氣公司的未來發(fā)展需要。
九、系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)應技術(shù)先進和性能可靠。
十、系統(tǒng)有完善的防浪涌的保護措施。
十一、操作系統(tǒng)采用Windows 2000（簡體中文）的最新版本。
十二、燃氣計量及控制系統(tǒng)的應用軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，并具有強大的人機對話能力。
十三、燃氣計量及控制系統(tǒng)的應用軟件具有開放式數(shù)據(jù)庫接口，允許其他的應用程序讀取其數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。
燃氣計量及控制系統(tǒng)的硬件和軟件的可利用率（可用性）達到99.99%。當系統(tǒng)同時完成打印、編程、畫面顯示時，實時數(shù)據(jù)采集不能被中斷。
3. 系統(tǒng)設計原則
燃氣計量及控制系統(tǒng)建設遵循技術(shù)先進、成熟實用、設備性能穩(wěn)定可靠、功能齊全、易于擴展、操作維修簡便、投資合理的原則，充分利用高新技術(shù)，完成并達到較領(lǐng)先水平。
依據(jù)天燃氣公司對燃氣計量及控制系統(tǒng)的要求，選擇Schneider PLC與上位計算機聯(lián)接，需要流量計量，現(xiàn)場監(jiān)控。
控制室完成對站場的各種工藝數(shù)據(jù)的采集與顯示，防止系統(tǒng)故障癱瘓，采用UPS供電，確?？刂剖胰我猸h(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)能正常工作,增強了系統(tǒng)可靠性。
4. 系統(tǒng)設計依據(jù)
本方案的設計依據(jù)是：
國際標準化組織標準 ISO
國際電氣電子工程師協(xié)會標準 IEEE
國際電工委員會標準 IEC
中華人民共和國產(chǎn)品質(zhì)量法
供電電源標準 GB2887-82
計算機場地技術(shù)要求 GBJ45—82
5. 燃氣計量及控制系統(tǒng)功能
燃氣計量及控制系統(tǒng)采用的硬件、軟件、網(wǎng)絡均是技術(shù)先進、性能可靠、經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)實踐考驗的、開放的、標準的產(chǎn)品。集成后的燃氣計量及控制系統(tǒng)具備以下功能：
a.數(shù)據(jù)采集和處理；
b.工藝流程的動態(tài)顯示；
c.孔板流量的實時測量計算
d.閥門的動態(tài)反饋控制
e.報警顯示、管理以及事件的查詢、打??；
f.實時數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示；
g.歷史數(shù)據(jù)的歸檔、管理以及趨勢圖顯示；
h.各種生產(chǎn)統(tǒng)計報表的生成和打印；
i.標準組態(tài)應用軟件和用戶生成的應用軟件的執(zhí)行；
j.為煤氣公司其他管理系統(tǒng)提供平臺接口，進行數(shù)據(jù)交換。
6. 燃氣計量及控制系統(tǒng)組成及分項描述
6.1. 燃氣計量及控制系統(tǒng)拓樸圖
6.2. 方案一描述
此方案計量和控制完全分開,因計量為一關(guān)鍵工作,故此方案采用了一個十分成熟的孔板流量計量RTU,它可完全脫離PLC工作,在下位完成全部的計算工作,通過Modbus 與上位軟件通訊。送出流量結(jié)果。此產(chǎn)品國內(nèi)首家符合 SY/T6143-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準檢驗。通過在上位組態(tài)軟件進行修改SY/T6143公式中的相關(guān)參數(shù)，可以對不同組份的天然氣進行準確計量。此流量計算RTU最大可以擴展至12路。可以同進對12路孔板進行計量。以后的升級改造十分的容易。
同時，孔板的壓力，差壓，溫度信號通過一分二的信號隔離器，上傳PLC，上位軟件通過采集PLCT和RTU的信號，同時顯示流量，及壓力，差壓，溫度信號。通過上位組態(tài)軟處理成日報表，月報表，年報表等。PLC根據(jù)反饋回來的信號自動調(diào)節(jié)電動蝶閥的開度。
操作人員在中控室通過上位組態(tài)軟件可以控制氣動閥門的開閉。
我們選用的組態(tài)軟件是網(wǎng)絡版，遠程調(diào)度人員可以通過Internet遠程訪問現(xiàn)場操作站的運行情況及報表等。
此方案的擴展性極好，最大可擴展至十二路孔板同時計量。以后擴展只用加一個模塊就能解決。流量最大累積值可達到429496729500m3。
同時我們的通訊接口為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
通過流量計算機觸摸屏選件，可以設置孔板和儀表等基礎參數(shù)，顯示及打印采集參數(shù)、流量計算參數(shù)、系統(tǒng)診斷報警信息及有關(guān)提示信息等。
b.1個擴展模塊接口
此擴展模塊接口可提供8路AI，或4路AO，或16路DI，或16路DO。
c.調(diào)制解調(diào)器
可選撥號調(diào)制解調(diào)器提供遠程發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。
d.無線接口
此接口通過無線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程發(fā)送和接收。
e.太陽能電池板
太陽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
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。嵌入實時操作系統(tǒng)。
b.符合IEC61131-3標準，支持C語言，支持LD，F(xiàn)BD，IL，ST，SFC五種語言編程。
c.國內(nèi)首家通過SY/T6143-2004《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準檢驗。
d.滿足多路實時流量測量，具有自動補償功能。
e.在線動態(tài)壓縮因子計算。
具有用戶可選的GB/T17747.1～GB/T17747.3-1999及AGA NX-19氣體壓縮因子計算。
f.瞬時流量和累積流量計算準確度為0.07‰，總體準確度為±0.2％F.S。
g.可以存儲前1小時的每分鐘、前一天每小時和前一月每天的測量數(shù)據(jù)。
h.可對靶式流量計、轉(zhuǎn)子流量計和渦輪流量計進行壓力和溫度補償。
i.支持Modbus TCP/IP，Modbus RTU/RSCII等標準通信協(xié)議。
j.支持GPRS/CDMA、無線電臺、RS-485、PSTN、Ethernet、微波、衛(wèi)星、無線網(wǎng)橋等通訊方式。
k.支持軟硬件自診斷功能，可靠性強。
l.支持分級密碼保護，安全系數(shù)高。
m.多種結(jié)構(gòu)形式可供選擇，安裝方便，擴展靈活。
n.高抗干擾、工業(yè)級（-40～70℃）標準生產(chǎn)，適應于各種惡劣環(huán)境。
