天然气中心站监控系统设计与软件实现

【摘要】：天然气是一种清洁能源。其高效,环保等特点使其成为了城市燃气的重要组成。其对于天然气中心站的日常生产有着重大意本监控系统配合现场采集气设备完成保障天然气的安全开采和管道运输的工作义。本文基于PLC技术、无线通信技术、视频压缩技术、以及功能强大的WinCC组态软件,设计并实现了一款上下位机协同工作的天然气中心站监控系统。 本论文根据天然气中心站的实际功能需求分析,结合天然气的采集气工艺流程,给出了监控系统的总体设计方案,紧接着对由中心站控制的远程井站监控单元的结构进行了分析,并设计了通信协议。中心站的集气单元以PLC为控制核心,采用硬冗余方案完成现场数据采集,数据报警和球阀控制等任务。使用模糊PID控制对天然气集气过程中二相分离液体管道电动球阀进行控制,从而保证液位恒定。采用网络摄像机对集气现场进行视频监视,分析了视频摄像机的工作原理,然后对视频压缩算法进行了介绍,最后对视频网络传输方案进行了分析。监控系统的上位机采用WinCC软件进行开发,对现场工艺流程、实时及历史数据趋势以及球阀开关状态进行了动态显示并提供了报警机制。通过数据和消息归档功能可以方便的查询需要的生产数据信息。并完成对中心站的数据和工作人员的权限管理。 本论文的天然气中心站监控系统通过对天然气采集气现场数据的实时监控,完成球阀控制、数据采集、状态监测、数据统计等功能,实现天然气供应的合理调度及管理的自动化、信息化和网络化,为今后天然气工业控制领域的监控系统的设计与开发提供了方法和思路。 【关键词】：天然气中心站 WinCC组态软件 模糊PID控制 通信规约 硬件冗余
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题背景及研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 论文的研究内容和组织结构11-13
• 第2章 监控系统需求分析与总体方案设计13-19
• 2.1 系统需求分析13-15
• 2.1.1 天然气集气工艺介绍13
• 2.1.2 系统总体需求分析13-15
• 2.2 系统总体设计15-16
• 2.3 软硬件集成方案16-18
• 2.3.1 软硬件平台选择16
• 2.3.2 软硬件设备配置16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 井站监控单元的分析与设计19-32
• 3.1 井站监控单元的结构分析19-21
• 3.2 通讯规约分析与设计21-28
• 3.2.1 RTU与监控模块数据传输通信协议分析21-24
• 3.2.2 RTU与中心站数据传输通信协议分析24-26
• 3.2.3 循环冗余校验CRC分析26-28
• 3.3 远程井站RTU的软件设计28-31
• 3.3.1 RTU程序总体设计28-29
• 3.3.2 数据的采集与发送29-30
• 3.3.3 命令接收及输出执行30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 中心站集气监控单元分析与设计32-49
• 4.1 监控单元硬件系统结构32-36
• 4.1.1 冗余方式介绍32-33
• 4.1.2 S7-400H PLC33-34
• 4.1.3 系统结构设计34-36
• 4.2 控制系统分析与设计36-42
• 4.2.1 下位机控制系统功能分析36-37
• 4.2.2 PLC I/O分配及采样37-38
• 4.2.3 模糊PID控制单元设计38-42
• 4.3 视频监控单元的分析42-48
• 4.3.1 网络摄像机结构分析43
• 4.3.2 H.264视频编码标准43-44
• 4.3.3 基于RTP协议的数据传输分析44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 上位机组态设计与开发49-70
• 5.1 上位机功能需求分析和总体设计49-52
• 5.1.1 上位机功能需求分析49-51
• 5.1.2 上位机软件功能设计51-52
• 5.2 上位机组态开发52-68
• 5.2.1 系统总体功能实现52-58
• 5.2.2 报警消息功能的实现58-61
• 5.2.3 数据管理功能的实现61-68
• 5.3 基于Web远程浏览的实现68-69
• 5.4 本章小节69-70
• 总结与展望70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75

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