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腾控PLC在LNG加气站中的应用
作者:腾控科技    来源:www.kksin.com    发布于:2014-07-16 11:12:41   

摘要:

  腾控科技T-910 PLC应用于LNG加气站,三个串口分别与触摸屏、读卡器、流量计之间采用Modbus RTU通讯,网口与S7-300 PLC之间采用Modbus TCP通讯,T-910 PLC读取用户IC卡余额,通过触摸屏设置加气量,T-910 PLC自动执行加气动作、向S7-300 PLC发送开泵命令、生成加气量和加气余额、对IC卡扣除消费金额、退卡等一整套完整的加气过程。

关键词:可编程控制器 LNG加气站 读卡器 S7-300 Modbus RTU Modbus TCP

  液化天然气,是Liquefied Natural Gas的英文缩写,以下简称LNG,为无色、无味、无毒、无腐蚀性的液体,主要成分是甲烷,是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5摄氏度)后变成液体,通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内。LNG被公认是地球上最干净的能源,其体积约为气态下的1/600,其重量为同体积水的45%左右。LNG燃烧后对空气污染非常小,而且放出热量大,且成本低于汽油,由于人们对环境保护的重视,天然气因其环保的特性在工业生产和日常生活中被大量使用,广泛用于发电、汽车燃料、化工原料、民用燃料等方面,其消耗量以5%~10%的速度逐年增长。

  某城市LNG加气站选择了腾控T-910 PLC为主控制器,该LNG加气站用于交通运输工具的加气。LNG加气站有两个特点,即低温和防爆,在控制上要根据国家相关标准和规范精心制作工艺设备和控制参数,限于篇幅,本文不介绍低温和防爆场合下的控制,以下将以T-910 PLC为重点介绍LNG加气站的工作过程。

  LNG加气站由储存罐、调压器、气化器、紧急切断阀、加臭装置、加气机等设备组成。LNG由罐车运输,现场装液,由加气机卸液,完成给用户的加气过程。LNG加气站在使用过程中,依靠一套自动控制,监控整个加气站的状态和控制加气过程,完成加气计费。

  LNG加气站的控制系统包括LNG储蓄罐运行控制、加气计费系统,其中LNG储蓄罐关键参数如下:

  •  卸车进液总管压力;
  •  气化器出口管压力与温度;
  •  加热器出口管压力与温度;
  •  LNG储罐液位、压力与报警联锁;
  •  BOG加热器压力;
  •  调压器后压力;

  加气计费系统由加气机完成,加气机由PLC、触摸屏、读卡器、流量计、循环阀组成。图1是某LNG加气站使用腾控T-910 PLC为主控制器的控制系统组成,其中S7-300 PLC用于LNG储存罐运行控制,在加气时接受T-910 PLC发出的指令,执行低温泵和阀的启停。T-910 PLC安装在加气机中,T-910 PLC在COM1口与防爆触摸屏通讯,T-910 PLC的COM2口与读卡器通讯,T-910 PLC的COM3口与质量流量计通讯,T-910的以太网口通过交换机、CP343-1与S7-300 PLC通讯,其中T-910 PLC的三个串口COM1~COM3为Modbus RTU协议,均作为主站使用,T-910 PLC的以太网口为Modbus TCP协议,作为服务器端,S7-300 PLC作为客户端。

  整个加气站的控制核心是腾控T-910 PLC,LNG加气站投入运行后,LNG储存罐保持一定的存量,由S7-300 PLC维持LNG储存罐即卸液管路的正常状态,当加气机发出命令时,可以立即将LNG气体送达加气机,以下介绍加气过程。

腾控PLC在LNG加气站中的应用--图1.JPG

  第一步:当用户需要加气时,通过触摸屏选择加气付费方式:①IC卡②现金,如果用户选择了IC卡加气,则进入第二步,如果选择了现金加气则进入第四步;

  第二步:将IC卡插入读卡器,用户的IC卡要预先充值,T-910 PLC读取IC卡卡号,在触摸屏上显示卡号,并提示用户输入密码,T-910 PLC比较本IC卡密码和用户输入的密码,若匹配则显示余额;

  第三步:IC卡加气模式,触摸屏提示用户输入加气量,或加气金额,若IC卡余额足够支付用户输入的加气量,则进入第五步;

  第四步:现金加气模式,触摸屏提示用户输入加气量;

  第五步:T-910 PLC根据上次加气时间判断是否需要大循环,若不需要大循环则进入第六步,若需要大循环则提示用户加气枪是否就位,就为后可按启动按钮,进入大循环,大循环结束后,进入第六步;

  第六步:触摸屏提示用户加气枪是否与用户设备连接,确认连接后,按加气按钮,开始加气,即T-910 PLC向加气机发出打开循环阀命令,向S7-300 PLC发出开泵和开阀命令,LNG液体开始加注到用户设备,同时T-910 PLC根据流量计数值开始计算并在触摸屏上实时显示已加注量和金额;

  第七步:当加注量达到第三步或第四部中的设定值时,T-910 PLC发出关闭加气机上的循环阀命令、停泵、关阀命令,锁定加注量和加注金额,形成最终加注量和金额;

  第八步:IC卡假期模式,T-910 PLC在IC卡上扣除最终加注金额,弹卡;如果是现金加气模式则提示用户缴费。然后显示本次加气结束,进入待命状态为下一次加气做准备。

  物联网应用:T-910 PLC的以太网口连接互联网,可通过以太网直接连接,也可采用无线通讯模块(DTU)连接到以太网,T-910 PLC支持主动上传,即主动周期性地将计费信息上传给服务器。服务器给每个用户分配一个账户,用户进入自己的账户可随时随地通过IE浏览器管理查看自己的所有LNG加气站运行情况,记录显示加气站的收入支出情况,所有用户IC卡的交易明细等。

  T-910 PLC具有三个独立的串口,一个以太网口,都可以独立工作,具有12个光电隔离的数字量输入通道,8个继电器隔离的数字量输出通道,8个16位A/D模拟量输入通道,2个12位D/A模拟量输出通道,支持IEC61131-3编程环境,支持多任务、中断、混合编程、文件读写、自由口通讯、TCNET网络计算等功能,极大的扩展了用户应用范围。
 

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