Pilz PSS 4000自動化系統(tǒng)，助力天然氣管道實現(xiàn)高度自動化運營和監(jiān)測

Pilz PSS 4000 自動化系統(tǒng)的特點是能夠按照機(jī)電一體化方案在外圍設(shè)備中連貫一致地分配控制功能。因而，就控制功能而言，在哪里執(zhí)行對應(yīng)的程序段并不重要?；旧?，這就是中國與緬甸之間 2，500 公里天然氣管道實現(xiàn)高度自動化運營和監(jiān)測的基本原則。在沿線的 14 個壓氣輸氣站中，該自動化系統(tǒng)按照 SIL 3 等級確保了安全過程控制和功能安全。但其優(yōu)點絕不止于此：PSS 4000 還在同一系統(tǒng)中同時執(zhí)行自動化和安全相關(guān)的多項任務(wù)。

壓氣輸氣站概覽

這條天然氣管道從緬甸西海岸一直延伸到中國云南省昆明市，可以滿足部分中國巨大的能源需求，減少對海上運輸?shù)囊蕾?。該管道由國有企業(yè)中石油與緬甸石油和天然氣公司聯(lián)合經(jīng)營。這一宏偉工程于 2009 年啟動；天然氣管道已從 2013 年 7 月投入運營。該管道每年自西向東輸送約 300 億立方天然氣；同時規(guī)劃的原油管道正在建設(shè)當(dāng)中。

管道沿線的 14 個壓氣輸氣站確保順暢、無故障地輸送天然氣。各個自動化過程按照定義的安全等級相連，目的是盡可能地降低和減少對人、環(huán)境的危害風(fēng)險以及對設(shè)備的損壞。為可靠、安全地遠(yuǎn)距離運輸天然氣，必須保持一定的管道壓力和相關(guān)的最低溫度。如果壓力下降，溫度也隨之降低。由于天然氣的特性，結(jié)冰的風(fēng)險也相應(yīng)升高 — 隨之帶來對氣流和管道系統(tǒng)的負(fù)面影響。

國鵬科技有限公司總部位于中國北京。作為此聯(lián)合工程合作伙伴中的一員，負(fù)責(zé)使用電加熱系統(tǒng)防止結(jié)冰和保持連續(xù)氣流。使用多個傳感器監(jiān)測管網(wǎng)中的溫度和流速：當(dāng)數(shù)值低于定義的最低值時，則啟動加熱系統(tǒng)。定義的最高值確保在適當(dāng)時候再次停止加熱系統(tǒng)。按照管道操作員的要求，此安全保障措施將在絕對可靠的情況下自動運行。但是，什么類型的安全設(shè)備才適合可靠地監(jiān)測切換信號的執(zhí)行情況呢？如果未能在溫度和氣流值超過或低于定義值時進(jìn)行有效檢測，在極端情況下可能引發(fā)爆炸，對人和環(huán)境造成有害影響并且導(dǎo)致天然氣供應(yīng)長期中斷。間接成本將迅速增至數(shù)百萬。

此類要求旨在達(dá)到安全完整性等級 （SIL） 3。朱一鳴 （Zhu Yi Ming） 是國鵬科技有限公司的工程師，負(fù)責(zé)加熱系統(tǒng)的開發(fā)和可靠運營；他回想起早些年在德國的一次經(jīng)歷：“當(dāng)時，我被一個大型液壓機(jī)上出色的安全解決方案所震驚；那就是 Pilz 解決方案”，朱一鳴說。因此，他聯(lián)系了 Pilz 北京分公司。天然氣管道本質(zhì)上就是一個復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，必須符合極為多樣的控制和安全要求，PSS 4000 自動化系統(tǒng)非常適合這個項目，因為該系統(tǒng)已成功用于大量機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域。

這家完整安全自動化供應(yīng)商的自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件組件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和實時以太網(wǎng) SafetyNET p 之間的最優(yōu)交互。該系統(tǒng)的突出特點是極其多樣化的功能和組合選項，與經(jīng)典的自動化解決方案截然不同。無論是獨立機(jī)器，還是互聯(lián)設(shè)備，PSS 4000 自動化系統(tǒng)都能夠連貫一致地分配控制功能，從而使項目實施更為靈活和簡單。同時，也可構(gòu)建具有集中式 PLC 控制系統(tǒng)的“經(jīng)典式”自動化結(jié)構(gòu)。

關(guān)于安全監(jiān)測天然氣溫度和流量，有一項強(qiáng)制性要求：所選的解決方案應(yīng)能夠使用安全的 PID 控制器。雖然市面上有大量自動化系統(tǒng)能夠監(jiān)測非安全相關(guān)的 PID 控制器，但能夠?qū)嵤┌踩^程控制的 PLC 控制系統(tǒng)為數(shù)甚少。PSS 4000 自動化系統(tǒng)將可靠的安全性和自動化集于同一系統(tǒng)：PID 控制器通過 PAS4000 軟件平臺上的特定軟件功能塊實施。

PSSuniversal PLC 控制系統(tǒng)隸屬于 PSS 4000 自動化系統(tǒng)，通過 Modbus/TCP 與更高等級的設(shè)備控制系統(tǒng)通信，并用于所有 14 個壓氣站。它可以安全監(jiān)測氣流、溫度、壓力和急停按鈕，還可監(jiān)測和控制警報器或信號燈等自動化功能?！皩ξ覀兌?，關(guān)鍵是 PSS 4000 集自動化與安全功能于同一系統(tǒng)，使用直觀的軟件便可實現(xiàn)所有功能，超高性價比更是無與倫比”，朱一鳴說。借助根據(jù) EN/IEC 61131-3 進(jìn)行編程或配置的各種編輯器，通過軟件就能輕松實施任何更改和調(diào)整?！霸诖隧椖恐校琍ilz 不僅提供了先進(jìn)技術(shù)，還是開發(fā)最佳項目解決方案的平等合作伙伴，編程和調(diào)試過程中的安全專家、顧問及后方支持”朱一鳴總結(jié)道。

從其在經(jīng)典工程領(lǐng)域中的應(yīng)用來看，PSS 4000 模塊化自動化系統(tǒng)在管道工程中的應(yīng)用（如緬中天然氣管道工程）仍有些特別之處。然而，使用此系統(tǒng)可實施豐富的解決方案、系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)、實施的簡易性，以及同樣重要的日常使用中的良好體驗，都證明了該系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢：目前，另一項天然氣管道工程（中國與烏茲別克斯坦）正處于規(guī)劃階段。

自 PSS 4000 自動化系統(tǒng)面市以來，有大量豐富多樣的應(yīng)用得以實施。除了經(jīng)典的機(jī)械工程應(yīng)用以外，還包括纜車、碼頭起重機(jī)、礦業(yè)、探險樂園、化工行業(yè)以及橋梁和閘門系統(tǒng)自動化、成本高且復(fù)雜的舞臺技術(shù)、甚至管道等大型工程。在很多情況下，安裝簡單、使用各種編輯器靈活編程以及創(chuàng)建獨立于硬件的軟件等特性都具有至關(guān)重要的作用。在許多應(yīng)用中，重點在于設(shè)備潛在的擴(kuò)展能力，即非常高的靈活性。