CN104102168A - 一种用于天然气管网调压的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于天然气管网调压的数据传输方法，通过数据服务器向用于控制调压机构的PLC控制器进行数据传输，通讯模块用于PLC控制器与数据库模块的通讯，数据库模块用于存储预设仿形曲线的数据，应用模块用于人机界面显示、曲线预设操作与数据趋势和报表处理，获取PLC控制器的内存容量数据及PLC控制器的处理器性能数据，将预设控制曲线数据分成若干时间段，使得每个时间段内的数据量小于等于所属PLC控制器的内存容量，按照设定的时间间隔自动将预设的曲线数据分批下装至PLC控制器，当前一时间段结束时，将后一时间段的曲线数据批量覆盖写入PLC控制器的内存，依次轮循。

Description

一种用于天然气管网调压的数据传输方法

技术领域

本发明属于天然气输送技术领域，特别涉及一种用于天然气管网调压的数据传输方法。 

背景技术

公开号为CN103104811A的中国专利申请在说明书中提到，天然气是一种优质、高效、清洁的能源。近几十年来全球天然气工业发展速度很快，天然气在世界一次能源结构中的比例也不断提高。天然气工业中，管道运输天然气是必不可少的环节。随着技术的发展，天然气管网的输气能力和输气压力不断调高，管输天然气一般以高压方式通过长输管道输送到终端用户，在供给到终端用户前通常需要通过调压设备进行降压处理，将输气管网的压力调节到下一级管网或用户所需要的压力，以便天然气的压力能够与用气设施匹配，并需要保证调节后的压力保持正常数值。但是现有的天然气管网中往往存在供气压力不稳定的问题，给用户带来困扰。该说明书中还提到，天然气管路中使用各种阀门和调压阀，这些调压阀或者阀门都是通过控制器驱动控制。 

如果控制器采用PLC，那么在天然气调压(或者叫调流)系统中，经常需要一次性的将设定好的压力(流量)的控制预设曲线下发至处于天然气管网调节节点的各个PLC控制器。PLC控制器将根据仿形曲线中的时间标签与设定数据进行执行。对燃气公司大量的无人值守站点而言，派人前往各站点现场的次数很少，部分站点有可能几个月才巡检一次。因此，仿形曲线中设定的控制周期有时需要一次设定半年的时长，而且仿形曲线中数据持续的间隔将根据站点工艺的需求而来，可能是10分钟，也可能是5分钟……。 

我们以一套PLC控制器中设定5条压力仿形曲线控制5路压力为例，假定设定运行周期为6个月，数据持续的时间间隔为5分钟为基准，系统中的压力设定值按照32位浮点来处理，时间标签标签按照64位时间变量来处理，半年仿形曲线数据量为：5×(32+64)×6×30×24×60/5＝约24兆。对目前RAM仍停留在512K～8M的大部分PLC来说，基本上难以处理，而且对海量的数据处理 效率上来说，PLC其程序循环扫描的处理方式，也难以完成。 

在现有的燃气调压调流系统中，会采用了触摸屏+PLC控制器的结构；其中触摸屏是HMI(人机界面)显示部分，主要负责工艺数据的显示，压力(流量)值的设定；PLC主要负责接收触摸屏下发的压力(流量)设定值，通过运行在其内部的程序通过控制执行机构来改变现场压力(流量)。 

该系统中通过触摸屏设定压力(流量)有两种方式： 

1)操作人员在触摸屏上实时进行设定，PLC控制器根据实时的设定值运行程序。该种方式对PLC的要求非常低，但对现场操作人员要求较高，一方面要求其必须呆在现场，另一方面要求其必须对其管辖的燃气工艺熟悉，才能进行压力(流量)设定。 

2)操作人员通过触摸屏预设曲线，PLC控制器根据曲线的时间标签(通过小时/分钟进行判断)与数据设定值进行执行。但该设定的曲线相对来说比较简单，以天为单位，而且一天最多10个区间。该种方式主要是以日循环为主，由于PLC不需要存储太多数据，程序开发简单，因此，该应用对PLC的要求也较低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于天然气管网调压的数据传输方法，以解决现有技术中由于PLC内存较小，控制曲线数据无法顺利下装的问题。 

本发明的技术方案是，一种用于天然气管网调压的数据传输方法，通过数据服务器向用于控制调压机构的PLC控制器进行数据传输，所述的数据服务器包括通讯模块、数据库模块和应用模块， 

通讯模块用于PLC控制器与数据库模块的通讯， 

数据库模块用于存储预设仿形曲线的数据， 

应用模块用于人机界面显示、曲线预设操作与数据趋势和报表处理， 

获取PLC控制器的的内存容量数据及PLC控制器的处理器性能数据， 

将预设控制曲线数据分成若干时间段，使得每个时间段内的数据量小于等于所属PLC控制器的内存容量， 

按照设定的时间间隔自动将预设的曲线数据分批下装至PLC控制器，当前 一时间段结束时，将后一时间段的曲线数据批量覆盖写入PLC控制器的内存，依次轮循， 

当控制现场对天然气调压控制的时间响应要求不要求时，使用1分钟以下的时间间隔的自动下发的方式将当前时刻的控制设定值写入PLC控制器，PLC控制器按照当前写入的设定数据执行。 

进一步的，如果所述的预设曲线下装数据成功，PLC控制器将回应成功指令， 

如果所述的预设曲线下装数据失败，PLC控制器有声光报警提示，同时做报警处理，同时继续进行所述的预设曲线下装重写，直至成功。 

进一步的，对每一次所述的预设曲线下装数据失败，所述的数据库模块均有详细的报警记录以便操作人员分析与查询。 

进一步的，基于客户端/服务器架构，数据服务器向用于控制调压机构的PLC控制器进行数据传输。 

所述的预设曲线存储在数据库中，下发数据时将预设曲线的包括时间标签和压力值的数据组转成PLC控制器协议，每个时间标签都是一个变量，每个压力值也是一个变量，数据以时间为单位组成数据条或者数据组； 

PLC控制器在DB数据块中建立对应的数据组，与之对应，接收下发的数据； 

PLC控制器根据PLC时钟从数据组中读取数据，并进行压力调节； 

PLC控制器时钟与数据服务器进行时钟同步。 

本发明解决燃气调压(调流)系统中PLC控制器内存不足、处理能力低下的问题，通过搭配PLC控制器的运行仿形曲线设定值的方式可为有类似场合应用的地方，提供一种可行的解决办法； 

具体实施方式

面对基于C/S(客户端/服务器)架构的燃气调流调压系统中需预设较长时间的曲线，PLC控制器有大量数据的存储及处理的应用，特提出了作为数据服务 器的计算机与PLC控制器相互搭配，在计算机上配套相应的软件的方法来处理的方法。 

其中，软件主要由如下内容构成： 

1)通讯组件：主要负责与PLC系统及数据库的通讯 

2)数据库组件：主要负责存储预设曲线的数据的曲线及其他通讯数据 

3)应用组件：主要负责人机界面显示，曲线预设操作，数据趋势、报表等内容。 

软件与PLC的搭配使用主要分为如下两种方式： 

1)根据PLC的内存及处理能力，软件可以自动将预设的曲线数据分批下装至PLC；例：将客户预设半年的数据分隔成多段次，如一周一段，每隔一周将下一周控制曲线的数据批量写入PLC，PLC根据下装数据中的时间标签与设定值进行执行；等一周过后，软件将自动下装下一周的数据，依次轮循。 

2)在客户现场对时间响应要求不高的情况下，可以通过软件使用较短时间间隔自动下发的方式(如30S一次)将当前设定值写入PLC，PLC可按照当前写入的设定数据执行。这种方式中，PLC程序中将不需要开辟存储数据的区间，不需要判断设定值的时间标签，可以大大降低PLC的编程难度，并提高运行效率。 

以上的两种方式中，数据下装安全至关重要；软件中如果下装数据成功，PLC将回应成功指令给软件，如果失败，PLC系统有声光报警提示，同时软件会报警，并且继续重写，直至成功。而每一次失败均有详细的报警记录存储在该系统之中，以便操作人员分析与查询。 

其中，预设曲线首先是存储在数据库中，下发数据时是通过通讯软件将预设曲线的数据组(时间标签+压力)转成标准的S7协议或是MODBUS协议。每个时间标签都是一个变量，每个压力值也是一个变量；数据以时间为单位，1分钟1条，1小时(时间可选择)的数据组成1个数据组。PLC在DB数据块中建立对应的数据组，与之对应，接收下发的数据；PLC程序根据PLC时钟从数据组中读取数据，并进行压力调节。PLC时钟同步很关键，务必要与计算机进行时钟同步，计算机的时钟必须是准确的。 

Claims (5)

1.一种用于天然气管网调压的数据传输方法，通过数据服务器向用于控制调压机构的PLC控制器进行数据传输，所述的数据服务器包括通讯模块、数据库模块和应用模块，

通讯模块用于PLC控制器与数据库模块的通讯，

数据库模块用于存储预设仿形曲线的数据，

应用模块用于人机界面显示、曲线预设操作与数据趋势和报表处理，

其特征在于，

获取PLC控制器的的内存容量数据及PLC控制器的处理器性能数据，

将预设控制曲线数据分成若干时间段，使得每个时间段内的数据量小于等于所属PLC控制器的内存容量，

按照设定的时间间隔自动将预设的曲线数据分批下装至PLC控制器，当前一时间段结束时，将后一时间段的曲线数据批量覆盖写入PLC控制器的内存，依次轮循，

当控制现场对天然气调压控制的时间响应要求不要求时，使用1分钟以下的时间间隔的自动下发的方式将当前时刻的控制设定值写入PLC控制器，PLC控制器按照当前写入的设定数据执行。

2.如权利要求1所述的用于天然气管网调压的数据传输方法，其特征在于，

如果所述的预设曲线下装数据成功，PLC控制器将回应成功指令，

如果所述的预设曲线下装数据失败，PLC控制器有声光报警提示，同时做报警处理，同时继续进行所述的预设曲线下装重写，直至成功。

3.如权利要求1所述的用于天然气管网调压的数据传输方法，其特征在于，对每一次所述的预设曲线下装数据失败，所述的数据库模块均有详细的报警记录以便操作人员分析与查询。

4.如权利要求1所述的用于天然气管网调压的数据传输方法，其特征在于，基于客户端/服务器架构，数据服务器向用于控制调压机构的PLC控制器进行数据传输。

5.如权利要求1所述的用于天然气管网调压的数据传输方法，其特征在于，所述的预设曲线存储在数据库中，下发数据时将预设曲线的包括时间标签和压力值的数据组转成PLC控制器协议，每个时间标签都是一个变量，每个压力值也是一个变量，数据以时间为单位组成数据条或者数据组；

PLC控制器在DB数据块中建立对应的数据组，与之对应，接收下发的数据；

PLC控制器根据PLC时钟从数据组中读取数据，并进行压力调节；

PLC控制器时钟与数据服务器进行时钟同步。