1 前言
城市公共交通使用清洁能源替代汽油作为公共巴士的动力源已经成为一种趋势，不少城市陆续新建了CNG加气站，对加气站的主要设备如压缩机，干燥器等进行实时在线监控，对于保证加气站连续平稳运行具有极其重要的意义。
核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有绿色能源的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全，前苏联的切尔诺贝利事故和美国的三里岛事故影响都非常大，日本也出现过核泄漏事故，核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标，遭到袭击后可能会产生严重的后果，所以目前发达国家都在缓建核电站，德国准备逐渐关闭目前所有的核电站，以可再生能源代替，但可再生能源的成本比其他能源要高。
2 系统方案
压缩天然气是一种最理想的车用替代能源，其应用技术经数十年发展已日趋成熟。它具有成本低，效益高，无污染，使用安全便捷等特点，正日益显示出强大的发展潜力。天然气加气站一般分为三个基本类型，即快速充装型，普通（慢速）充装及两者的混合型。
CNG加气站的工艺流程是管网燃气经过进站阀井减压、过滤，通过干燥器去除气体中的蒸气，再把气体经过空气压缩机升压，通过两级油气分离器，经过顺序控制盘输送至高、中、低储气井和加气机。CNG加气站主要是利用钢瓶组中的高压结合压缩机快速向汽车钢瓶充气。高压钢瓶组通常由3至12个标准钢瓶组成，一般分成高、中及低压三组。阀门组及控制面板包括3个子系统：优先系统控制压缩机向各钢瓶组供气的次序；紧急切断系统当系统出现紧急情况时，可快速切断各高压钢瓶组向加气机供气；顺序控制系统是负责控制高压钢瓶向加气机的供气次序，以保证加气机的加气时间最短，效率最高。
由于加气站监控系统的安全性和可靠性要求较高，要求监控系统具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等鲜明优点。监控系统可划分为现场控制层、监控层的结构。
监控层采用世纪星组态软件CenturyStar,世纪星软件通过MPI协议和西门子的S7-300PLC通信，实现现场数据和状态的采集，采集到的数据送入组态软件的实时数据库，经过适当数据处理，完成合适的画面和组态设置。监控层连接控制层，实现对现场的实时监测与控制，在自动控制系统中完成数据上传命令下达、报警显示、趋势记录、提供控制系统信息接口等作用。
3 监控系统特点
1）工艺流程图形象直观
世纪星组态软件提供上万个形象逼真的内置图形控件，通过这些丰富图形控件，可以绘制出极其逼真的3D工艺流程图，制作出高质量的动画图形。如图1和图2所示。
图1 工艺流程图
图2 工艺参数一览表
2）独具特色的报警事件记录
可以实现对每个工艺参数的低低报警、低报警、高报警、高高报警，大偏差报警，小偏差报警，变化率报警，离散报警的设置。以不同颜色形式，把当前报警、已确认报警和已恢复报警区分开来，每个报警量可以显示它的节点名、位号、描述、报警产生时间、报警消除时间、状态、当前值等信息。从上位机可以查看历史报警，并且可以对所有的报警进行打印。同时，从上位机可以查看事件记录，如图3所示。
图3 历史报警画面
图4 强大的历史趋势控件
3）历史趋势功能强大
趋势显示是带有时间标志的一个数据图表，显示为时间函数的趋势曲线，一个趋势显示能够显示数条不同颜色的趋势曲线。世纪星能提供历史趋势和实时趋势的显示、打印功能，历史趋势和实时趋势画面中显示的检测变量，可由操作员根据需要进行选择，趋势图可采用带有时间坐标的线状图显示历史趋势和实时趋势，时间坐标和输入范围是可调的，至多有32个参数的趋势可显示在同一画面上，数据的采集频率也是可调的，历史趋势控件可以记录的最长事件取决于电脑硬盘大小，可保存数年的历史数据。如本页左侧图4所示。
4）组态报表灵活
在上位机可以查看历史报表和实时报表，实时报表中包含全站所有参数的当前值，历史报表可以查询定时间隔的历史记录数据，操作工可以随时打印报表，也可以定时打印报表。如图5所示。
图5 加气站历史数据报表
4 结论
一台完整的组装好的汽车加气站专用压缩机通常应包括压缩机本体，防爆电机及皮带传动系统，一体型的水冷循环系统，压缩气体级间以及末级冷却器，安全泄压阀，自动气路控制阀，现场安全控制开关与仪表等。加气母站配套的大型压缩机，考虑到设备运行的可靠性，可以选用有油或少油润滑方式，但曲轴箱与气缸之间真正意义的隔离段及可靠的甩油板与填料密封结构，以防油气间的相互渗漏。
本系统充分利用西门子公司的S7-300系列PLC/RTU强大的数据采集与控制功能，及世纪星软件突出的HMI画面监控与数据管理功能，从而确保了整个加气站处在较高的运行安全水平上。本系统自投入运行以来，运行稳定，为加气站带来良好的生产效益。
