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電一體化方案在外圍設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)行對應的程序段并不重要?；旧希@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的多項任務。

壓氣輸氣站概覽

部分壓氣輸氣站

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)囊蕾嚒Ｔ摴艿烙蓢衅髽I(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當中。

超過 2，500 公里的可靠安全運營

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)境的危害風險以及對設備的損壞。為可靠、安全地遠距離運輸天然氣，必須保持一定的管道壓力和相關的最低溫度。如果壓力下降，溫度也隨之降低。由于天然氣的特性，結冰的風險也相應升高 — 隨之帶來對氣流和管道系統(tǒng)的負面影響。

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，負責使用電加熱系統(tǒng)防止結冰和保持連續(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致天然氣供應長期中斷。間接成本將迅速增至數(shù)百萬。

此類要求旨在達到安全完整性等級 （SIL） 3。朱一鳴 （Zhu Yi Ming） 是國鵬科技有限公司的工程師，負責加熱系統(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：“當時，我被一個大型液壓機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。天然氣管道本質上就是一個復雜的生產(chǎn)設備，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)已成功用于大量機械工程應用領域。

這家完整安全自動化供應商的自動化系統(tǒng)能夠實現(xiàn)軟硬件組件、網(wǎng)絡設備和實時以太網(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。無論是獨立機器，還是互聯(lián)設備，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，也可構建具有集中式 PLC 控制系統(tǒng)的“經(jīng)典式”自動化結構。

PSS 4000：PID 控制器的安全監(jiān)測

關于安全監(jiān)測天然氣溫度和流量，有一項強制性要求：所選的解決方案應能夠使用安全的 PID 控制器。雖然市面上有大量自動化系統(tǒng)能夠監(jiān)測非安全相關的 PID 控制器，但能夠實施安全過程控制的 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整?！霸诖隧椖恐?，Pilz 不僅提供了先進技術，還是開發(fā)最佳項目解決方案的平等合作伙伴，編程和調試過程中的安全專家、顧問及后方支持”朱一鳴總結道。

從其在經(jīng)典工程領域中的應用來看，PSS 4000 模塊化自動化系統(tǒng)在管道工程中的應用（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)的邏輯結構、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。

豐富的應用

自 PSS 4000 自動化系統(tǒng)面市以來，有大量豐富多樣的應用得以實施。除了經(jīng)典的機械工程應用以外，還包括纜車、碼頭起重機、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、成本高且復雜的舞臺技術、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重要的作用。在許多應用中，重點在于設備潛在的擴展能力，即非常高的靈活性。