生产优化软件：ABB天然气处理生产优化二次开发_14.自动化控制与SCADA系统.docx
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14.自动化控制与SCADA系统
14.1自动化控制的基本概念
自动化控制是指通过使用自动化设备和技术来实现对生产过程的监测、控制和管理，以提高生产效率、降低成本、确保产品质量和安全。在天然气处理领域，自动化控制主要涉及传感器、执行器、控制器和通信网络等组件的集成和协同工作。这些组件共同构成了一个自动化控制系统，可以实时监测和调整生产过程中的各种参数，如压力、温度、流量等。
14.1.1传感器的作用
传感器是自动化控制系统的眼睛和耳朵，用于实时采集生产过程中的各种数据。在天然气处理中，常见的传感器有压力传感器、温度传感器、流量传感器和液位传感器等。这些传感器将物理量转换为电信号，然后传输给控制器进行处理。
例子：使用压力传感器监测天然气管道压力
假设我们在天然气管道上安装了一个压力传感器，该传感器将管道内的压力值转换为4-20mA的电信号。我们可以使用一个简单的Python脚本来读取和处理这些数据。
#读取压力传感器数据
importtime
importAdafruit_ADS1x15
#创建ADC对象
adc=Adafruit_ADS1x15.ADS1115()
#定义压力传感器通道
pressure_channel=0
#读取传感器数据的函数
defread_pressure_sensor(channel):
#读取ADC值
adc_value=adc.read_adc(channel,gain=1)
#将ADC值转换为压力值（假设ADC值范围为0-32767，对应0-1000psi）
pressure_value=adc_value*1000/32767
returnpressure_value
#主循环
whileTrue:
#读取压力传感器数据
pressure=read_pressure_sensor(pressure_channel)
#打印压力值
print(f当前管道压力:{pressure:.2f}psi)
#延时1秒
time.sleep(1)
14.1.2执行器的作用
执行器是自动化控制系统的手和脚，用于根据控制器的指令对生产过程进行调整。在天然气处理中，常见的执行器有阀门、电机、泵等。这些执行器可以接收控制器发出的电信号或机械信号，从而改变生产过程中的物理参数。
例子：使用电动阀门控制天然气流量
假设我们有一个电动阀门，可以通过发送PWM信号来控制其开度。我们可以使用一个简单的Python脚本来控制阀门的开度，以调整天然气流量。
#控制电动阀门
importRPi.GPIOasGPIO
importtime
#设置GPIO模式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
#定义PWM引脚
pwm_pin=18
#初始化PWM引脚
GPIO.setup(pwm_pin,GPIO.OUT)
pwm=GPIO.PWM(pwm_pin,50)#50Hz频率
#设置阀门开度的函数
defset_valve_opening(opening_percentage):
#计算PWM占空比（假设0%对应0度，100%对应180度）
duty_cycle=(opening_percentage/100)*10+2.5
pwm.start(duty_cycle)
time.sleep(1)
pwm.stop()
#主循环
whileTrue:
#读取用户输入的阀门开度百分比
opening_percentage=float(input(请输入阀门开度百分比(0-100):))
#设置阀门开度
set_valve_opening(opening_percentage)
#延时1秒
time.sleep(1)
14.1.3控制器的作用
控制器是自动化控制系统的大脑，用于处理传感器采集的数据并根据预设的控制策略发出指令给执行器。在天然气处理中，常见的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）和PID控制器等。这些控制器可以根据生产过程中的实际参数与目标参数的偏差，自动调整执行器的动作，以达到最优的生产状态。
例子：使用PID控制器调整天然气管道压力
假设我们使用一个PID控制器来调整天然气管道的压力，使其保持在目标值附近。