パイプライン液化ガスマイコン管理システムの開発と応用

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この投稿は、2015年8月5日22時50分に王天泽によって最終的に編集されました。パイプライン式液化ガスは、新しい供給方法として、90年代以降急速に発展し、多くの中小都市や大都市周辺の新興地域において、都市ガスの供給手段として最も優れた選択肢の一つとなっています。パイプライン式液化ガスは、都市のパイプラインガスの補助的なエネルギー源として、非常に有望な将来性を持っています。 パイプライン式液化ガスの発展とコンピュータの広範な利用に伴い、「パイプライン式液化ガス用マイクロコンピュータ管理システム」を開発し、マイクロコンピュータシステムを活用してパイプライン式液化ガスの生産・供給およびサービス管理における問題を解決することは、科学的かつ知的な管理を実現するための重要な手段である。 一、システムの構成 このシステムは、主に高圧圧力変換器、低圧圧力変換器、濃度アラームプローブ、気化炉モニター、A/D、I/O収集ボード、UPS、およびステーションコンピュータで構成されている。 二、システム概要 1 生産監視サブシステム 本システムは、各ガス化ステーションの設備に対して24時間365日休みなく自動的に監視・管理を行い、異常状態が発生した際にはリアルタイムで警報を発するものです。施設監視の主な内容は以下の通りです：1、液化ガス漏れ警報器の動作状態：2、気化炉の起動回数および動作状態：3、液化ガス配管内の液相および気相の圧力状況；4、ガス化ステーションの電力供給状況。 1.1 生産運転状態の監視 現在、ガス化ステーションで使用されている機器は、信頼性の高い信号出力機能を備えた生産機器であり、コンピュータの収集装置を用いてこれらの機器からの出力信号を直接取得し、コンピュータによってリアルタイムで検出することで、生産運転状態の監視を実現できる。ガス化ステーションで監視が必要な状態は主に以下の通りです：●ボンベ室とガス化室の液化ガス漏れ。 ●複数の気化炉のスイッチと動作状態。 1.2 圧力信号の監視　気化ステーションの配管内における液相圧力と気相圧力の数値は、非常に重要な製造パラメータです。圧力信号の取得は、圧力トランスミッタによって行われます。圧力トランスミッタの出力は標準的な4～20mAの電流であり、サンプリング抵抗を用いて1～5Vの電圧信号に変換され、その後コンピュータのアナログ入力カードによってリアルタイムで取得されます。コンピューターが圧力信号を取得した後、事前に設定された気相・液相の値の上下限に基づき、リアルタイムで監視する。気相および液相の値が上限・下限を超えると、コンピュータは即座に警報信号を発する。 1.3 電力供給状態の監視　ガス化ステーションには、改良された小容量のuPs電源が搭載されており、市の電力網からの供給が途絶えた際に、その電源が管理システムに電力を供給する。管理システムは停電信号を制御本部に送信し、その後市電の供給が再開されるまでシステムは自動的に停止する。 1.4 システム通信 当社の設計では、追加のモデムを使用して市内電話網を経由して通信を行う方式を採用しています。この方式は近年、先進国でよく採用されている方法であり、複雑なデータ伝送網の開発・構築を省くことができるため、コストが低く、期間が短く、メンテナンスが不要という利点がある。 2 スマートメーター読み取りサブシステム このシステムは、コンピュータによる自動的なメーター読み取り機能を備えています。その動作方式は、中継通信機が連続的に一つずつスマートメーターを巡回検査し、ステーションの下位コンピュータがバス上のすべての中継通信機を巡回検査して各メーターのガス使用量や使用状態を取得し、ステーションのユーザーデータベースを構築するとともに異常警報機能を提供し、収集したデータを上位のセンターコンピュータにアップロードして計量業務を完了させる。上位の中央コンピュータが料金システムから送信されてくる利用者の前払い信号を受信すると、その信号を下位のステーションコンピュータに送信し、中継通信機を介してスマートメーターに送って表示させることで、利用者のガスの前払い処理が完了します。そのデータ伝送には、高い信頼性を持つRS485産業用フィールドバスが使用されています。 中継通信機は、ステーションコンピュータとスマートメーターの間の緩衝装置として機能し、主にRS485通信バスの負荷容量を拡大するためのものです。送受信の正確性を確保するため、構造設計にはデュアルCPU方式が採用されており、1つのCPUが計器との通信を担当し、もう1つのCPUがサイトコンピュータとの通信を担当します。2つのCPUはデュアルポートRAMを介してデータを交換します。 スマートメータはシステムの構成要素として、その信頼性と精度がシステム全体の実現可能性に直結し、システム全体の核心となります。したがって、私たちが独自にスマートウォッチを開発する過程で、時計の計数精度と信頼性に重点を置きました。その主な機能は以下の通りです：1)ユーザーのガス使用量と購入量を正確に記録する：2)前払い機能を備えている； 3) 表示ディスプレイは、残気量と総使用量の両方を表示できる； 4) 要求に応じて残存ガス量警報を提供可能； 5) 停電状態下でも計量器は48時間以上正しく計数できる； 6) 表具には停電時のデータ保護機能があり、完全な停電後でも利用者のガス使用量と購入量を10年以上保持できる； 3 収費システム　収費システムの主な機能には、ガス使用量の計測値を入力するか、データ伝送によってスマートメーターから送信されてくるユーザーのガス使用量を受け取り、その使用量を集計したり、レポートを印刷したり、ガス使用状況の統計分析を行ったりすることがあります。 料金計算システムは、利用者のガス使用データ管理モジュールとセンターコンピューターを接続し、利用者の購入データを下位のステーションコンピューターに送信することで、利用者が必要なガス量の把握や自動的な検針・精算機能を実現します。料金請求システムは、銀行とデータをやり取りすることで、料金の請求を行います。 4 データ通信と配線方式 スマートガスメーター、中継通信機、およびステーションコンピューター間の通信方式には、以下のものがある：1)無線通信方式； 2) 集中式メーター読み取り装置を用いた通信方式； 3) 電力線搬送通信方式； 4) 有線伝送方式； 私たちはエンジニアリング設計において、有線伝送通信方式を採用しています。その利点は、ケーブルを通じて直接データを伝送でき、干渉に強く通信が安定していることです。1台の中継通信機で最大256台のスマートガスメーターを接続できますが、設置工事が大規模であり、メンテナンスの要求も高いです。 配線方式は、シールド付きツイストペアケーブルを敷設し、RS485産業用フィールドバスを介して通信を行うもので、通信可能な最大距離は1200m、通信速度は9600bpsです。 サイトコンピュータとセンターコンピュータ間の通信方法には、以下のものがあります：1)集中型読み取り装置を用いた通信方式； 2)無線伝送通信の方式； 3) 有線通信の方式； 4) 追加のモデムを用いて市内電話線で通信する方法； 私たちは設計において、追加のモデムを用いて市内電話回線で通信する方式を採用しています。この方式は近年、先進国でよく採用されている方法であり、複雑なデータ伝送ネットワークの開発・構築を省略できるため、コストが低く、期間も短く、ほとんどメンテナンスが不要という利点がある。 三、システムの活用まとめ 本システムが導入されて以来、現在の利用状況から見ると、以下のいくつかの分野で一定の成果が得られている。 1　安全保障能力の向上に寄与する　安全最優先はパイプライン式液化ガスの発展における不可欠な前提であり、パイプライン式液化ガス用マイクロコンピュータ管理システムは、ガス化ステーションの漏れや機器の運転状況を24時間体制で監視する手段を提供します。障害が発生した場合にはすぐに検出でき、迅速に人員を派遣して対処することが可能です。情報のフィードバック時間が**大幅に短縮されたため、システムのセキュリティ保護能力が強化されました。 第2地区の供給管網における供給状況はより安定している。従来の人手による管理方式では供給システムの運用状況を制御することが難しかったが、パイプライン液化ガス用のマイコン管理システムによって管網の供給状況を全体にわたって監視できるため、調整担当者は供給システムを総合的に制御しやすくなり、それによって住民が安定してガスを利用できるようになる。 3 気化装置の利用率向上に寄与する マイクロコンピュータ管理システムを利用することで、リアルタイムに大量の実際の運転データを取得できる。これらのデータを分析・比較することにより、装置の運転状況の傾向を把握し、最適な運転案を提案することができ、それによって装置の利用率を高めることができる。 4　人員削減と効率向上に寄与し、経済的効果を高める。マイコンによる監視管理方式を採用すれば、一定数の巡回検査員を配置するだけで、各ガス化ステーションの管理が可能となる。ガス化ステーションが多ければ多いほど、供給規模も大きくなり、「人員削減」の効果もより顕著になる。 南京パイプライン液化ガス会社は、96年に最初の地域用ガス化ステーションが開設されて以来、使用されているガス化装置の自動化度が非常に高く、パイプライン液化ガス用のマイクロコンピュータ管理システムと組み合わせて「マイクロコンピュータによる監視と人の巡回点検」という方式を採用することで、各ガス化ステーションの管理を「無人ステーション」へと進めています。 南京市のガスパイプライン事業部においては、既に10か所の施設が開設されている。以前は1か所あたり少なくとも3人が必要だったため、合計で30人以上の人員が必要だった。しかし、コンピューターを用いた監視管理方式を導入したことで、点検に2人、常駐担当者に1人、修理スタッフに5人、メーター読み取りや料金請求のためのスタッフに4人が必要となり、明らかに人件費が削減されている。また、将来的にガス供給施設が増え、供給規模が拡大すればするほど、この「人員削減」の効果はより顕著になるだろう。また、人員が少ないため労働生産性が高く、あらゆる面での管理が容易になり、その結果、パイプライン式液化ガスの管理水準は初期段階ですでに先進国**の水準に達している。