本发明涉及加气站控制系统，尤其是一种lng加气站智能控制系统及其控制方法。
背景技术：
当前lng加气站的控制系统多为分散控制模式，各设备间运行无法做到安全有效的信息交换，无法充分利用工艺设备的产能，同时设备监控和安全监控无法协调统一，给lng加气站安全运营埋下了隐患。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高度集成lng加气站各部分的控制系统，做到了集中采集、显示与控制，解决了当前lng加气站控制分散，设备间无法有效协同工作的问题，能够安全监测，以及保护人身及设备安全；同时提供了一种智能安全的控制方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种lng加气站智能控制系统，包括加气机控制系统、plc过程控制系统、燃气报警系统、报警系统、紧急切断系统、仪表风系统和工控机；所述plc过程控制系统分别与加气机控制系统、燃气报警系统、报警系统、紧急切断系统和仪表风系统信号连接；所述工控机通信连接燃气报警系统；
所述加气机控制系统，用于完成对lng车载瓶加气的计量与控制；
所述plc过程控制系统，用于控制卸车、加注、调压、调温、待机和联锁控制；
所述燃气报警系统，用于对lng加气站天然气进行泄露检测，并及时报警；
所述紧急切断系统，用于关闭低温潜液泵，以及切断相应的紧急切断阀。
所述仪表风系统，用于提供气动阀开启和关闭的动力，以及加气机的吹扫枪气源。
进一步，所述加气机控制系统以集成控制板的形式集成在加气机内，连接集线器，集线器连接配置有计费管理系统的计算机。
进一步，所述plc过程控制系统包括plc控制柜、动力拖动柜和上位机系统；所述plc控制柜包括plc控制器、触摸屏、浪涌保护器、安全栅、开关量输入隔离器、数据采集模块、数据通讯模块和电源，用于完成数据的采集、处理和控制；
所述plc控制柜通信连接现场传感器、现场开关量、站内仪表和电磁阀；所述现场传感器的信号经过浪涌保护器、安全栅后进入数据采集模块；所述现场开关量信号通过开关量输入隔离器进入数据采集模块；
所述plc控制器，用于接收采集的现场信号，根据工艺和流程要求，对现场执行机构进行控制；
所述触摸屏，用于读写plc数据，通过修改各种参数及控制选择，对整套设备运行状况进行监视和控制；
所述浪涌保护器，用于防止雷电波从信号线路涌入损坏设备；
所述安全栅，用于将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内；
所述开关量输入隔离器，用于将爆炸危险区域内的数字量输入信号与plc进行物理隔离。
进一步，所述动力拖动柜包括断路器、缺相保护器、电涌保护器和变频器，用于直接控制潜液泵等动力设备的启停；
所述上位机系统包括工业电脑、显示器和组态软件，用于远程监视和控制；
所述断路器，用于在电路中电流超过额定电流时自动断开，保护设备；
所述缺相保护器，用于三相电源相序及缺相检测，为plc提供三相电源系统故障信号，若三相电源异常缺相保护器对外输出一个开关量信号；
所述电涌保护器，用于把窜入电力线路瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击；
所述变频器，用于通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，用于控制潜液泵；
进一步，所述燃气报警系统包括天然气泄漏检测系统、电源和燃气报警主机；所述天然气泄漏检测系统包括泄漏检测回路和可燃气体检测探头。
进一步，所述仪表风系统包括活塞式无油空压机、吸附式干燥机和过滤器；活塞式无油空压机和吸附式干燥机连接，吸附式干燥机连接过滤器，通过过滤器的压缩空气分别接通lng泵撬压缩空气管、储罐压缩空气管、加气机压缩空气管和气动阀压缩空气管。
进一步，所述紧急切断系统包括控制柜急停按钮、就地lng罐急停按钮、加气机急停按钮和卸车口急停按钮。
本发明一种基于lng加气站智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
s100：进入卸车模式：打开储罐进液阀的上进液口；打开槽车阀门进行压力平衡；压力平衡后，关闭气化器出口阀，并打开手动阀门，通过增压器进行槽车增压；当槽车压力大于储罐压力时，停止增压；点击卸车按钮，系统自动打开相应气动阀并启动潜液泵卸车，当达到储罐限制高度停止卸车，返回待机；
s200：进入调饱和模式：按下增压按钮，进行开阀启泵，将储罐中的lng输送到汽化器，汽化后通过气相管路返回储罐，直到储罐压力达到设定的压力；
s300：进入加液模式：开启加液回路上的各手动阀门；潜液泵处于自动模式下的待机状态，且潜液泵预冷完成；若触摸屏上提示潜液泵需要预冷时，进行潜液泵预冷操作，直到触摸屏上提示潜液泵预冷完成；点击加气机上的加液按钮，plc系统检测到加气机输出的加液信号后，自动开启加液回路上的各气动阀，进行加气。
进一步，所述s100中潜液泵预冷的方法，包括以下步骤：
s101：检测lng泵池进液口和溢流口的温度，判断是否低于设定的预冷温度；若高于设定的预冷温度，系统提示潜液泵需要预冷；
s102：若lng泵池进液口和溢流口温度达到预冷温度，且两者温度差值小于设定值时，系统提示潜液泵正在预冷；若温度差值大于设定值，系统提示潜液泵需要预冷；
s103：当系统提示潜液泵正在预冷后，系统自动开始计时，若计时达到设定的预冷时间，系统提示潜液泵预冷完成；若在计时过程中，潜液泵进入需要预冷状态，计时将被清零。
进一步，所述s300中系统待机延时关lng泵池溢流口阀的计时控制方法，包括以下步骤：
s301：当加气站没有加注作业时，潜液泵处于待机，系统开始计时；
s302：当计时达到设定时间时，系统自动关闭lng泵池溢流口阀；若在计时过程中，潜液泵启动，计时将被清零；
s303：系统待机时间达到设定值后，自动关闭lng泵池溢流口阀；若需要打开lng泵池溢流口阀门，可以点击上位机或触摸屏上的手动预冷按钮。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明以逻辑控制器（plc）为系统的控制中心，采集工艺设备信号、安全监控信号以及与人机交换信息，完成对lng加气站的工艺控制、安全监控的作用。
本发明将lng加气站所有工艺设备的信号采集控制整合在同一plc，使得各设备间能够协调一致的运行，最大限度的挖掘了整站工艺设备的产能，同时燃气报警、esd等安全监控信号也接入该plc，若有安全报警信号，系统根据报警级别来控制设备运行或停机。
高度集成lng加气站各部分的控制，做到了集中采集、显示与控制，解决了当前lng加气站控制分散，设备间无法有效协同工作的问题，提高了控制系统的稳定性和运营的安全性。
同时设置了多重安全保护：急停联锁、燃气浓度报警联锁、加液机紧急停车联锁、低温检测联锁、回路浪涌防雷保护和回路安全隔离保护。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明一种lng加气站智能控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1，本发明一种lng加气站智能控制系统，包括加气机控制系统、plc过程控制系统、燃气报警系统、报警系统、紧急切断系统、仪表风系统和工控机；所述plc过程控制系统分别与加气机控制系统、燃气报警系统、报警系统、紧急切断系统和仪表风系统信号连接；所述工控机通信连接燃气报警系统和打印机；
所述加气机控制系统，用于完成对lng车载瓶加液的计量与控制；
所述plc过程控制系统，用于控制卸车、加注、调压、调温、待机和联锁控制；
所述燃气报警系统，用于对lng加气站泄露的天然气进行检测，并及时报警；
所述仪表风系统，用于提供气动阀开启和关闭的动力，以及加气机的吹扫枪气源；
所述eds系统，用于关闭低温潜液泵，以及切断相应的紧急切断阀。
plc过程控制系统只采集加气机的启停反馈信号，反馈信号为数字量；反馈信号少且简单，有利于系统的稳定性，解决了可编程控制器（plc）与加气机的通讯因信号干扰造成中断的问题。
所述加气机控制系统以集成控制板的形式集成在加气机内，通过rs422连接集线器，集线器分别连接加气机和配置有计费管理系统的计算机。
所述plc过程控制系统包括plc控制柜、动力拖动柜和上位机系统；三部份完整地组合成一套控制系统；配备plc控制柜和拖动柜，将控制系统中的强、弱电分开，提高了控制系统的抗干扰性和稳定性；所述plc控制柜包括plc控制器、触摸屏、浪涌保护器、安全栅、开关量输入隔离器、数据采集模块、数据通讯模块和电源，用于完成数据的采集、处理和控制；
所述plc控制柜通信连接现场传感器、现场开关量、站内仪表和阀门；所述现场传感器的信号经过浪涌保护器、安全栅后进入数据采集模块；所述现场开关量信号通过开关量输入隔离器进入数据采集模块；
所述plc控制器，用于采集现场信号，根据工艺和流程要求，对现场执行机构进行控制；
所述触摸屏，用于读写plc数据，通过修改各种参数及控制选择，对整套设备运行状况进行监控和控制；
所述浪涌保护器，用于防止雷电波从信号线路涌入损伤设备；
所述安全栅，用于将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内；
所述开关量输入隔离器，用于将爆炸危险区域内的数字量输入信号与plc进行物理隔离。
系统配备hmi(触摸屏)和工控机（安装有工控软件），两者同时与可编程控制器（plc）通讯，对现场工艺数据进行监视控制，避免因单一人机交互的故障造成停站，增加了系统的冗余度，提高了系统稳定性和可靠性，降低了加气站停运及安全监控风险。
所述动力拖动柜包括断路器、缺相保护器、电涌保护器、变频器，用于直接控制潜液泵等动力设备的启停；
所述断路器，用于在电路中电流超过额定电流时自动断开，保护设备；
所述缺相保护器，用于三相电源相序及缺相检测，为plc提供三相电源系统故障信号，若三相电源异常缺相保护器对外输出一个开关量信号；
所述电涌保护器，用于把窜入电力线路瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击；
所述变频器，用于通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，用于控制潜液泵；
所述上位机系统包括工业电脑、显示器和组态软件，用于远程监视和控制；
所述燃气报警系统包括天然气泄漏检测系统、电源和燃气报警主机；所述天然气泄漏检测系统包括泄漏检测回路和可燃气体检测探头。
所述仪表风系统包括活塞式无油空压机、吸附式干燥机和过滤器；活塞式无油空压机和吸附式干燥机连接，吸附式干燥机连接过滤器，通过过滤器的压缩空气分别接通lng泵撬压缩空气管、储罐压缩空气管、加气机压缩空气管和气动阀压缩空气管。
所述紧急切断系统包括控制柜急停按钮、就地lng罐急停按钮、加气机急停按钮和卸车口急停按钮。
在急停回路上使用了安全性继电器，当现场有急停按钮按下后需要将急停按钮恢复，同时对安全继电器和plc程序进行复位操作，系统才能恢复正常运行状态，提高了紧急切断系统的安全性能。在没有接到人工复位的命令前，系统不能启动。
一种基于lng加气站智能控制系统的控制方法，包括以下步骤：
s100：进入卸车模式：打开储罐进液阀的上进液口；打开槽车阀门进行压力平衡；压力平衡后，关闭气化器出口阀，并打开手动阀门，通过增压器进行槽车增压；当槽车压力大于储罐压力时，停止增压；点击卸车按钮，系统自动打开相应气动阀并启动潜液泵卸车，当达到储罐限制高度停止卸车，返回待机；
s200：进入调饱和模式：按下增压按钮，进行起泵，将储罐中的lng输送到汽化器，汽化后通过气相管路返回储罐，直到储罐压力达到设定的压力；
s300：进入加液模式：开启加液回路上的各手动阀门；潜液泵处于自动模式下的待机状态，且潜液泵预冷完成；若触摸屏上提示潜液泵需要预冷时，进行潜液泵预冷操作，直到触摸屏上提示潜液泵预冷完成；点击加气机上的加液按钮，plc系统检测到加气机输出的加液信号后，自动开启加液回路上的各气动阀，进行加液。
lng部份工艺分为卸车、增压、加液和待机等运行模式，控制系统针对这几种不同的工艺运行模式分别自动进行切换和控制；系统有自动和手动控制两种基本的控制模式，控制系统针对不同的工艺运行模式可分别切换和控制，在自动模式情况下，无需对人机互动界面进行操作，系统自动完成启泵、开关阀门的操作。
系统在使用空温式汽化器后，延时关闭汽化器出口阀，防止空温式汽化器内残留的lng继续气化造成汽化器内管道憋压，其中延时关阀时间可以根据现场实际工况进行调整。
系统在潜液泵待机模式进行计时，当达到预设时间时，关闭潜液泵池溢流口阀门。可以有效的减少bog的产生，同时预设时间可以根据现场实际工况进行调整。
系统采集的参数有：储罐压力、储罐液位、泵的出口压力、泵的电流、泵进出口温度、出气化器出口温度、气化器出口压力、燃气报警状态、变频器状态等。
所述s100中潜液泵预冷的方法，包括以下步骤：
s101：检测lng泵池进液口和溢流口的温度，判断是否低于设定的预冷温度；若高于设定的预冷温度，系统提示潜液泵需要预冷；
s102：若lng泵池进液口和溢流口温度达到预冷温度，且两者温度差值小于设定值时，系统提示潜液泵正在预冷；若温度差值大于设定值，系统提示潜液泵需要预冷；
s103：当系统提示潜液泵正在预冷后，系统自动开始计时，若计时达到设定的预冷时间，系统提示潜液泵预冷完成；若在计时过程中，潜液泵进入需要预冷状态，计时将被清零。
所述s300中系统待机延时关lng泵池溢流口的计时控制方法，包括以下步骤：
s301：当加气站没有加注作业时，潜液泵处于待机，系统开始计时；
s302：当计时达到设定时间时，系统自动关闭lng泵池溢流口阀；若在计时过程中，潜液泵启动，计时将被清零；
s303：系统待机时间达到设定值后，自动关闭lng泵池溢流口阀；若需要打开lng泵池溢流口阀门，可以点击上位机或触摸屏上的手动预冷按钮。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。