皮尔磁：以自动化系统实现可靠的管道监测

压气输气站概览

Pilz PSS 4000 自动化系统的特点是能够按照机电一体化方案在外围设备中连贯一致地分配控制功能。因而，就控制功能而言，在哪里执行对应的程序段并不重要。基本上，这就是中国与缅甸之间 2,500 公里天然气管道实现高度自动化运营和监测的基本原则。在沿线的 14 个压气输气站中，该自动化系统按照 SIL 3 等级确保了安全过程控制和功能安全。但其优点绝不止于此：PSS 4000 还在同一系统中同时执行自动化和安全相关的多项任务。

部分压气输气站

这条天然气管道从缅甸西海岸一直延伸到中国云南省昆明市，可以满足部分中国巨大的能源需求，减少对海上运输的依赖。该管道由国有企业中石油与缅甸石油和天然气公司联合经营。这一宏伟工程于 2009 年启动；天然气管道已从 2013 年 7 月投入运营。该管道每年自西向东输送约 300 亿立方天然气；同时规划的原油管道正在建设当中。

超过 2,500 公里的可靠安全运营

管道沿线的 14 个压气输气站确保顺畅、无故障地输送天然气。各个自动化过程按照定义的安全等级相连，目的是尽可能地降低和减少对人、环境的危害风险以及对设备的损坏。为可靠、安全地远距离运输天然气，必须保持一定的管道压力和相关的最低温度。如果压力下降，温度也随之降低。由于天然气的特性，结冰的风险也相应升高 — 随之带来对气流和管道系统的负面影响。 国鹏科技有限公司总部位于中国北京。作为此联合工程合作伙伴中的一员，负责使用电加热系统防止结冰和保持连续气流。使用多个传感器监测管网中的温度和流速：当数值低于定义的最低值时，则启动加热系统。定义的最高值确保在适当时候再次停止加热系统。按照管道操作员的要求，此安全保障措施将在绝对可靠的情况下自动运行。但是，什么类型的安全设备才适合可靠地监测切换信号的执行情况呢？如果未能在温度和气流值超过或低于定义值时进行有效检测，在极端情况下可能引发爆炸，对人和环境造成有害影响并且导致天然气供应长期中断。间接成本将迅速增至数百万。

天然气管道应符合生产设备要求

此类要求旨在达到安全完整性等级 (SIL) 3。朱一鸣 (Zhu Yi Ming) 是国鹏科技有限公司的工程师，负责加热系统的开发和可靠运营；他回想起早些年在德国的一次经历：“当时，我被一个大型液压机上出色的安全解决方案所震惊；那就是 Pilz 解决方案”，朱一鸣说。因此，他联系了 Pilz 北京分公司。天然气管道本质上就是一个复杂的生产设备，必须符合极为多样的控制和安全要求，PSS 4000 自动化系统非常适合这个项目，因为该系统已成功用于大量机械工程应用领域。 这家完整安全自动化供应商的自动化系统能够实现软硬件组件、网络设备和实时以太网 SafetyNET p 之间的最优交互。该系统的突出特点是极其多样化的功能和组合选项，与经典的自动化解决方案截然不同。无论是独立机器，还是互联设备，PSS 4000 自动化系统都能够连贯一致地分配控制功能，从而使项目实施更为灵活和简单。同时，也可构建具有集中式 PLC 控制系统的“经典式”自动化结构。

PSS 4000：PID 控制器的安全监测

关于安全监测天然气温度和流量，有一项强制性要求：所选的解决方案应能够使用安全的 PID 控制器。虽然市面上有大量自动化系统能够监测非安全相关的 PID 控制器，但能够实施安全过程控制的 PLC 控制系统为数甚少。PSS 4000 自动化系统将可靠的安全性和自动化集于同一系统：PID 控制器通过 PAS4000 软件平台上的特定软件功能块实施。 PSSuniversal PLC 控制系统隶属于 PSS 4000 自动化系统，通过 Modbus/TCP 与更高等级的设备控制系统通信，并用于所有 14 个压气站。它可以安全监测气流、温度、压力和急停按钮，还可监测和控制警报器或信号灯等自动化功能。“对我们而言，关键是 PSS 4000 集自动化与安全功能于同一系统，使用直观的软件便可实现所有功能，超高性价比更是无与伦比”，朱一鸣说。借助根据 EN/IEC 61131-3 进行编程或配置的各种编辑器，通过软件就能轻松实施任何更改和调整。“在此项目中，Pilz 不仅提供了先进技术，还是开发最佳项目解决方案的平等合作伙伴，编程和调试过程中的安全专家、顾问及后方支持”朱一鸣总结道。 从其在经典工程领域中的应用来看，PSS 4000 模块化自动化系统在管道工程中的应用（如缅中天然气管道工程）仍有些特别之处。然而，使用此系统可实施丰富的解决方案、系统的逻辑结构、实施的简易性，以及同样重要的日常使用中的良好体验，都证明了该系统的巨大优势：目前，另一项天然气管道工程（中国与乌兹别克斯坦）正处于规划阶段。

丰富的应用

自 PSS 4000 自动化系统面市以来，有大量丰富多样的应用得以实施。除了经典的机械工程应用以外，还包括缆车、码头起重机、矿业、探险乐园、化工行业以及桥梁和闸门系统自动化、成本高且复杂的舞台技术、甚至管道等大型工程。在很多情况下，安装简单、使用各种编辑器灵活编程以及创建独立于硬件的软件等特性都具有至关重要的作用。在许多应用中，重点在于设备潜在的扩展能力，即非常高的灵活性。

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