今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道
1 引言
天然氣發電機組是順應國家節約能源的號召及當前能源緊張的局勢下發展起來的。以往的小型發電機組大都以柴油機為動力，當前柴油供應緊張而且價格大幅提升，而大部分煤礦產生的天然氣又僅僅通過燃燒的方式處理掉，無法有效的利用。針對以上情況國內某柴油機廠開發了以天然氣為原料的天然氣發電機組。本文介紹基于和利時公司LM系列PLC的天然氣發電機組應用實例。
2 天然氣發電機組自動化控制系統的組成
天然氣發電機組監控系統主要有上位PC機、觸摸屏、PLC組件（數據采集與控制部分）、現場儀表等組成，如圖1所示。
圖1 天然氣發電機組控制系統圖
該天然氣發電機組監控系統要求上位機通過串口通訊的方式采集現場的溫度、壓力、速度、天然氣濃度、蓄電池電壓等數據，要求現場控制設備對以上參數作出判斷產生相應的報警信號或是停機信號，對于各個參數報警值要求能通過上位機或是觸摸屏修改并保存。該天然氣發電機組控制系統以前采用單片機進行數據采集與控制，單片機程序的可讀性差，系統不易維護，程序更改復雜。而且由于單片機控制系統的可靠性和抗干擾能力較差，在現場惡劣的環境下，該控制系統經常出現故障。對運行環境進行了現場考察和反復研究，在可靠性、穩定性、方便性等方面做了大量工作，提出了基于和利時公司LM系列PLC的解決方案，采用先進、實用、可靠的PLC組件進行數據采集與控制。
該系統需要與上位機、觸摸屏通訊，而且現場共有31路溫度信號，6路壓力信號，2路4-20mA電流信號，1路高速輸入信號，9開關量信號，由于1個CPU最大只能擴展7個模塊，故采用兩個CPU分別采集，數據共享進行控制并且將相關數據通過串口通訊的方式送到上位機以及觸摸屏。
如圖1天然氣發電機組控制系統圖所示，PLC模塊分為兩組，上面為第一組PLC，下面為第二組PLC，共采用2個LM3109 CPU，6個LM3311模擬量輸入模塊，4個LM3312模擬量輸入模塊，1個LM3310模擬量輸入模塊。系統的I/O點分配如表1及表2所示。
3 PLC系統介紹
上位機組態王監控軟件與第一組PLC通過RS232口采用ModBus協議通訊，可以方便的監控和修改PLC的位狀態和數據區數據，方便了客戶管理層，提高了設備的可靠性。
觸摸屏與第二組PLC通過RS232口采用ModBus協議通訊。
兩PLC之間通過RS485口采用無協議通訊，實現了兩PLC之間數據的共享，間接擴展了和利時公司LM系列PLC的擴展能力。
為客戶訂制了壓力傳感器專用模擬量輸入模塊，方便了客戶。
熱電偶、熱電阻模擬量輸入模塊具有斷線、短路等檢測，提高了設備的可靠性。
4 PLC控制系統的優點
天然氣發電機組自動化控制系統選用和利時公司的PLC取代了原系統中的單片機，較大程度地提高了系統的配置，增加了系統的靈活性，能夠更好地滿足用戶的需求。本系統有以下優點。
（1）采集精度、分辨率高
和利時公司HOLLiAS-LEC G3PLC模擬量模塊誤差在0.2%以內，采用16位精度的數據寄存器。
（2）采集速度快
和利時公司LM系列PLC模擬量模塊采集周期小于500毫秒。
（3）可靠性高
本系統的控制核心是和利時公司LM系列PLC，能夠在惡劣的環境中長期、可靠、無故障地運行，接線簡單，維護方便，隔離性好，抗腐蝕能力強，能夠適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障時間間隔（MTBF）大于15年。
（4）功能強大
和利時公司LM系列PLC的編程語言遵從IEC61131-3標準，易學、易懂、易用。除了具有傳統的指令表、梯形圖和功能塊圖等編程功能外，還具有結構化語言和順序功能圖等編程功能。和利時公司的PLC系統提供了多種應用功能模塊，包括各種通訊功能模塊、可以具體到年月日和時刻的多種定時器和超長時間繼電器等，方便了各種功能的實現，有利于縮短開發周期和節省程序容量。
5 結論
天然氣發電機組監控系統的實際運行結果表明，基于和利時公司LM系列PLC自動化控制系統達到了預期的效果，實現了對天然氣發電機組工作參數的采集與控制，具有先進、可靠、經濟、靈活等顯著特色。
參 考 文 獻
[1] 杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC硬件手冊，2006
[2] 杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC軟件手冊，2006
[3] 杭州和利時自動化有限公司. HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC指令與功能塊手冊，2006
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號