天然气门站流量监控系统分析与设计

【摘要】：天然气门站是城市天然气输配系统的气源点。门站肩负着为城市用户日常供气的责任,因此,保证天然气门站供气安全稳定、计量准确十分必要。天然气门站监测点多,生产现场情况复杂多变。为了满足天然气门站流量计量和生产监控的实时性和高精度要求,开发一套天然气门站流量监控系统,具有重要的现实意义。本课题以西南油气田分公司的天然气门站监控系统升级项目为背景,设计了一款自动化程度较高的天然气门站流量监控系统。 本文基于西门子可编程逻辑控制器和WinCC组态软件,以SCADA系统技术规范为依据,设计并开发一套上下位机结构的天然气门站流量监控系统。本文根据天然气门站实际监控需求,结合门站生产工艺流程,对天然气门站监控系统进行总体分析,并给出系统具体设计方案。系统利用流量计算机完成流量计量；并采用冗余的PLC作为下位机控制器,设计并编写数据采集、报警管理、数据通信和PID控制程序,完成对流量数据及现场设备的监控任务。监控系统的上位机采用西门子WinCC进行组态编程,通过与下位机PLC和流量计算机通信,完成现场数据的采集任务；对界面进行可视化组态,实现工艺流程、生产数据、设备状态等信息的实时显示和监控；并对系统的事件和报警,以及用户权限进行管理；对门站的监控数据进行统计、分析,并存储在系统数据库中,同时提供数据报表和趋势曲线图的查询及打印功能。本文最后对监控系统的软件进行测试,验证了系统能够满足天然气门站流量监控需求。 本文设计的系统能够实现数据动态显示、实时监测、电动阀门控制、报警提示、事件记录和数据报表输出等功能,从而提高工作生产效率,满足天然气门站流量监控和管理的自动化、信息化需求,为今后天然气工业控制领域监控系统的设计与开发提供了方法和思路。 【关键词】：天然气门站 流量监控 数据采集 WinCC组态软件
【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10-14
• 1.1 课题背景及研究意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-12
• 1.3 论文研究内容12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第2章 天然气门站流量监控系统总体设计14-24
• 2.1 天然气门站工艺流程介绍14-15
• 2.2 监控系统总体设计15-19
• 2.2.1 功能需求分析15-18
• 2.2.2 总体结构设计18-19
• 2.3 监控系统设计方案19-23
• 2.3.1 系统配置选型19-22
• 2.3.2 软件开发平台选择22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 下位机控制系统分析与设计24-45
• 3.1 下位机控制系统总体设计24-29
• 3.1.1 下位机结构组成24-25
• 3.1.2 下位机功能模块划分25-26
• 3.1.3 PLC技术概述26-29
• 3.2 PLC监控软件分析与设计29-41
• 3.2.1 I/O分配及采样29-30
• 3.2.2 PLC系统硬件组态30-32
• 3.2.3 PLC监控软件总体设计32-34
• 3.2.4 阀门PID控制单元设计34-37
• 3.2.5 PLC报错处理设计37-38
• 3.2.6 PLC冗余设计38-41
• 3.3 下位机通信设计41-44
• 3.3.1 Modbus协议设计41-43
• 3.3.2 下位机之间通信实现43-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 上位机监控系统组态设计与实现45-67
• 4.1 上位机总体设计45-47
• 4.1.1 软件功能分析45-46
• 4.1.2 软件结构设计46-47
• 4.2 上下位机通信47-50
• 4.2.1 上位机与PLC通信48-49
• 4.2.2 上位机与流量计算机通信49-50
• 4.3 上位机总体功能实现50-52
• 4.3.1 界面组态50-51
• 4.3.2 生产监控51-52
• 4.4 系统管理52-55
• 4.4.1 事件管理52-54
• 4.4.2 用户管理54-55
• 4.5 数据库与报表管理55-64
• 4.5.1 WinCC归档数据库55-57
• 4.5.2 用户数据库设计57-61
• 4.5.3 数据访问与报表输出61-64
• 4.6 上位机冗余设计与实现64-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第5章 系统软件功能测试67-72
• 5.1 测试目的和测试环境67
• 5.2 测试内容及结果67-71
• 5.2.1 数据采集通信测试67-69
• 5.2.2 控制功能测试69-70
• 5.2.3 报表输出功能测试70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 总结与展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文77

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