[发明专利]一种天然气管道自动分输实现系统及自动分输实现方法

权利要求书

1.一种天然气管道自动分输实现系统，其特征在于，包括：

至少两台工业以太网交换机，其包括第一工业以太网交换机(3)和第二工业以太网交换机(4)；

至少一台工程师工作站(1)，其设有接入所述第一工业以太网交换机(3)的第一网卡(1.1)和接入所述第二工业以太网交换机(4)的第二网卡(1.2)；

至少一台操作员工作站(2)，其设有接入所述第一工业以太网交换机(3)的第三网卡(2.1)和接入所述第二工业以太网交换机(4)的第四网卡(2.2)；

至少一套工业控制可编程逻辑控制器(5)，其设有接入所述第一工业以太网交换机(3)的第一通信卡件(5.1)和接入所述第二工业以太网交换机(4)的第二通信卡件(5.2)；

至少一套调节阀(6)，其接入所述工业控制可编程逻辑控制器(5)；

调节阀配套工艺管线(14)，其与所述调节阀(6)配套设置；

至少一台压力变送器(15)，其连接在所述调节阀配套工艺管线(14)上，并接入所述工业控制可编程逻辑控制器(5)；

其中，所述分输实现系统的分输实现方法包括如下步骤：

步骤1，根据设计输量，将输气工况分为N类；

步骤2，根据调节阀(6)及调节阀配套工艺管线(14)，在工程师工作站(1)内建立离线数学模型；

步骤3，以输气工况、设计压力、设计温度作为数学模型的输入条件，以调节阀(6)及调节阀配套工艺管线(14)所建立的数学模型为被控对象，在工程师工作站(1)内离线训练PID控制器的比例参数、积分参数和微分参数，使得所述调节阀配套工艺管线(14)内天然气压力稳态误差不大于1％；

步骤4，在所述工程师工作站(1)内，以单输入、单输出及单点优化方法预测控制并滚动优化数学模型，以输气工况、设计压力、设计温度为优化后数学模型的输入条件，以优化后数学模型为被控对象进行离线训练，使得所述调节阀配套工艺管线(14)内天然气压力稳态误差不大于1％；

步骤5，将训练好的工程师工作站(1)内的PID控制器的比例参数、积分参数和微分参数赋值到操作员工作站(2)内的PID控制器中；将工程师工作站(1)内调整好的采样时间和参考轨迹响应时间赋值到操作员工作站(2)内的预测控制器中；完成赋值后，将操作员工作站(2)内PID控制器的控制量和预测控制器的控制量发送到工业控制可编程逻辑控制器(5)中，用于控制调节阀(6)，并将所述调节阀(6)反馈的介质压力信号和阀位信号，作为预测控制器的输入反馈；

步骤6，当站场分输启动时，根据分输流量选择工况N，所述操作员工作站(2)利用预测控制器的控制量进行分输调节：

当所述调节阀配套工艺管线(14)内天然气压力稳态误差小于1％时，操作员工作站(2)切入PID控制器的控制量进行输出控制，否则采用预测控制器的控制量进行输出控制；

当切入PID控制器的控制量后，所述调节阀配套工艺管线(14)内天然气压力稳态误差大于2％时，操作员工作站(2)再次切入预测控制器的控制量，并一直循环步骤6，直至退出自动分输程序。

2.根据权利要求1所述的天然气管道自动分输实现系统，其特征在于，所述第一网卡(1.1)通过第一五类双绞线(7)接入所述第一工业以太网交换机(3)，所述第二网卡(1.2)通过第二五类双绞线(8)接入所述第二工业以太网交换机(4)。

3.根据权利要求1所述的天然气管道自动分输实现系统，其特征在于，所述第三网卡(2.1)通过第三五类双绞线(9)接入所述第一工业以太网交换机(3)，所述第四网卡(2.2)通过第四五类双绞线(10)接入所述第二工业以太网交换机(4)。

4.根据权利要求1所述的天然气管道自动分输实现系统，其特征在于，所述第一通信卡件(5.1)通过第五五类双绞线(11)接入所述第一工业以太网交换机(3)，所述第二通信卡件(5.2)通过第六五类双绞线(12)接入所述第二工业以太网交换机(4)。

5.根据权利要求1所述的天然气管道自动分输实现系统，其特征在于，所述工业控制可编程逻辑控制器(5)的处理器为32bit CPU，且处理器内存不小于8M。