CN1624370A

CN1624370A - 油气管道控制阀无线控制器

Info

Publication number: CN1624370A
Application number: CN 200410061400
Authority: CN
Inventors: 喻道远; 李培根; 张铮; 李朝晖
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-06-08

Abstract

油气管道控制阀无线控制器，属于无线控制装置，针对油气管道控制阀门特殊的运行环境和控制条件，采用无线数传控制模式，满足远程监控系统的要求。本发明A/D转换模块与PLC模块电信号相连，数传电台通过485接口模块与PLC模块相连，开关电源和功放模块配置于数传电台；A/D转换模块从控制现场采集压力、温度信号并进行A/D转换，再输入PLC模块检测处理；数传电台将PLC模块检测到的信号传送到监控中心上位机，同时从监控中心上位机接收控制指令，对阀门站进行控制。本发明能够对分散的油气管网实现集中管理，对油气管网的设备以及周围环境的状态进行数据采集、反向控制、故障诊断、远程启动，具有遥测、遥控、自动报警等功能。

Description

油气管道控制阀无线控制器

技术领域

本发明属于无线控制装置，用于油气管道控制阀远距离监控。

背景技术

大口径油气管道阀门是管道远距离输送石油、天然气的大型关键基础设备，具有截止、开启、配送和调压等多种功能，也是保证油气输送管道正常运行和安全防护的重要设备。为保证设备正常工作、资源安全运输及人员生命安全，对油气管道及阀门的全程监控是一项长期而重要的工作。大口径油气管道阀门一般都安装于远离城市的郊外，自然环境较为恶劣，因此基本上都采用无人值守，定期派员巡视的方式。

油气管道远程监控系统是一套针对油气管线中阀门状态及管道参数的数据采集及阀门控制的系统，可将管道内油气流量、压力、温度等参数集中送往远程监控中心计算机进行处理，以实现显示、打印、贮存、报警、控制及绘制历史记录曲线等功能，省掉了大量的记录仪、数显表，既降低了投资成本，又可使采集的数据更直观、准确、可靠。当系统处于远程监控状态时，操作员可在监控中心直接对各阀门站进行远程监测与控制，及时了解管道中的温度、压力等参数的变化与发展趋势，掌握各参数对油气输送效率的影响。由于可编程逻辑控制器PLC内置有监控程序，当阀门站出现紧急情况时，PLC可不需监控中心指令直接打开或关闭阀门，减少了因电台的时延或通讯故障带来的危险性，增强了系统的可靠性；系统中关键参数自动记录，根据设置的参数实现自动开、关阀，及自动报警，避免人工干预，大大减少操作误操作引起事故的可能，提高系统的安全性。

远程监控系统可采用很多方式，可以建专网、拉专线、利用通用分组无线业务GPRS(General Packer Radio Service)或码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)，但这些方式都存在初始投资大、运行成本高或可维护性差等问题。经资料检索，发现大口径油气管道阀门远距离监控还没有采用过无线数传控制模式，同时经方案比较筛选，认为无线数传模式能满足系统在数据采集、现场控制、数据更新率等方面的要求，且投资及运行成本低、可移植性好、免维护。

发明内容

本发明提供一种油气管道控制阀无线控制器，针对油气管道控制阀门特殊的运行环境和控制条件，采用无线数传控制模式，满足油气管道远程监控系统的要求。

本发明的一种油气管道控制阀无线控制器，包括A/D转换模块、PLC模块、485接口模块、数传电台、开关电源和功放模块；A/D转换模块与PLC模块电信号相连，数传电台通过485接口模块与PLC模块相连，开关电源和功放模块配置于数传电台以满足系统远距离数据传输的要求；A/D转换模块从控制现场采集压力、温度信号并进行A/D转换，再输入PLC模块检测处理；数传电台将PLC模块检测到的信号传送到监控中心上位机，同时从监控中心上位机接收控制指令，对阀门站进行控制。

本发明从控制现场采集压力、温度信号并进行A/D转换，检测阀门开启、关闭、开到位、关到位、提升到位、下降到位以及阀门开、关过力矩等信号，并将检测到的信号通过数传电台传送到监控中心上位机，同时也通过数传电台从监控中心上位机接收控制指令，对阀门站进行控制。

本发明根据上位机、数传电台和PLC等设备的具体情况对数据链进行了优化，使系统具有统一的数据码型，同时根据系统的刷新要求、数据延迟和无线通讯误码率确定了数据传输速率，确保本发明数据传输的稳定、可靠。

针对恶劣的工作环境，本发明在结构和散热方面进行了特殊设计，控制现场的传感器、行程开关的防爆等级为Exed II CT4，防护等级在IP56以上。

本发明采用点对多点无线数传方式实现了对阀门站远程数据的采集、监视与控制。本发明提供的方法还能对极度分散的油气管网、基站、转压站实现集中管理，对油气管网的交流高、低压配电设备，控制柜、智能仪表，空压机，阀门组等设备以及周围环境的防盗、过压、泄露、停电状态进行数据采集、反向控制、故障诊断、远程启动，使之具有遥测、遥控、自动报警等功能。

附图说明

图1为油气管道远程监控系统框图；

图2为本发明原理框图；

图3为本发明的实施例接线图；

图4为本发明的实施例后视图；

图5为本发明的实施例侧视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1所示为油气管道远程监控系统框图，该系统由监控中心(上位机)、监控中心数传模块、现场数传模块、控制单元、输入输出模块、传感器组及阀门驱动装置组成，系统采用点对多点、多地址无线网络，组成一个完整的设备监控与数据采集SCADA(Supervisory Control AndData Acquisition)系统。

图2是本发明原理框图。本发明在油气管道远程监控系统中属于下位机，由A/D转换模块、PLC、485接口模块、数传电台、开关电源和25W功放模块构成，加上外围的温度、压力、力矩传感器，限位开关组，阀门驱动电路和天线就构成了一个完整的远距离控制子系统。

如图3所示，本发明选用三菱FX_2N-32MR型可编程控制器做PLC控制单元，并扩充了485BD通讯接口模块。数传电台选用MDS公司的2710C型数传电台，设定发射频率TX为230MHz，接收频率RX为235MHz，带宽25kHz，另配有2710P型内置25W功放模块和TDJ-230Y7型定向天线以满足系统远距离数据传输的要求。数传电台通过232←→485转换器与PLC相连，因为采用串行数据链模式，链中所有设备都应具有相同的数据格式，而2710C型数传电台不支持7N1、8E2和8O2这三种码型，故选定速率9600bps，码型7E1。PLC中的通信参数寄存器D8120设置为8058，详细含义如下：协议：Link，数据位：7，校验：偶校验，停止位：1，传输波特率：9600，硬件：RS-485，数目检查：yes，控制：format4，并在站号寄存器D8121中设定PLC的设备地址。

在本发明中，PLC通过FX_2N-4AD数模转换模块的CH1、CH2分别与HT-130型温度变送器和HT-806型压力变送器相连，采集油气管道温度和压力的变化。温度、压力变送器工作电压为DC24V，输出为4～20mA，温度测量范围-20～70℃，压力测量范围0～6MPa。为满足环境的苛刻要求，温度、压力变送器均选用隔爆型产品，防爆等级为Exed II CT4，防护等级为IP56。

图中SA为控制模式选择开关，本发明的PLC检测X0和X1输入端口的状态，来判断是执行就地控制程序还是监控中心的指令，但在两种模式下，PLC都将现场的状态和数据传送到监控中心，当出现超温、过压和过力矩等紧急情况时PLC都将执行紧急处理程序。PLC接收监控中心指令或本地SB1～SB3的控制信号，同时检测阀门开到位SOD、关到位SOC、提升到位SOD1、下降到位SOC1以及阀门开过力矩STD、关过力矩STC、风门运行BL等行程开关和压力、温度传感器，信号灯HL1～HL6指示对应工作状态，并通过接触器KMO、KMC驱动阀门电动机完成相应的任务。图3中，COM为PLC的输入公共端，COM0、COM1、COM2为PLC的输出公共端，PE为PLC的保护接地。

本发明工作环境较为严酷，且2710C型数传电台发热较大，散热问题关系到系统的稳定运行，为此本发明在结构和风扇控制方面进行了特别设计。本发明的机箱采用双风扇设计(图4)，控制风扇FAN1、FAN2的两个温控器PCT1、PCT2分别为40℃和55℃，为避免产生固定风场影响散热效果，本发明在机箱两侧后部设计了蝶形散热孔(图5)，蝶形散热孔具有很好的紊流效应，经试验测试散热效果良好，满足了系统的要求。

Claims

1.一种油气管道控制阀无线控制器，包括A/D转换模块、PLC模块、485接口模块、数传电台、开关电源和功放模块；A/D转换模块与PLC模块电信号相连，数传电台通过485接口模块与PLC模块相连，开关电源和功放模块配置于数传电台以满足系统远距离数据传输的要求；A/D转换模块从控制现场采集压力、温度信号并进行A/D转换，再输入PLC模块检测处理；数传电台将PLC模块检测到的信号传送到监控中心上位机，同时从监控中心上位机接收控制指令，对阀门站进行控制。