天然气门站监控管理系统

【摘要】：天然气作为一种清洁、高效的新型环保能源,正逐渐成为继煤炭和石油之后的第三大天然能源。随着天然气的开发和利用,作为城市燃气的一种,天然气已经进入工业领域和千家万户。城市天然气输配系统的自动化控制水平,已成为城市燃气现代化的重要标志。因此,建设先进的城市天然气输配监控系统,对实现城市天然气输配系统的自动化运行,提高管理水平有重要应用价值。 本文通过对天然气门站智能自动化监控系统的设计,通过研究该系统的功能结构、软件结构的设计、PLC硬件选型、控制柜设计以及PLC通讯结构和上位机监控画面的设计,以实现对整个门站进行实时监控和调度。该系统是以CPU226CN为控制核心,以传感器(压差传感器、温度传感器、压力传感器等)用来做检测元件,以电动阀为执行机构。CPU不仅要分析处理判断从EM231送过来的模拟量并转化数字信号,还要负责与流量计以及上位监控电脑的通信,实现对参数的控制和报警指示以及控制相关电动阀的动作,从而实现天然气门站的智能监控。 基于对天然气门站输气工艺的调研和理解,本方案设计采用了三层控制系统结构：即现场设备层、集中控制层、上位机监控层。其中,选用了西门子公司的S7-200PLC作为集中控制层的核心,通过RS485通讯模块以及PLC模拟量输入模块EM231,来采集现场设备仪表数据信号,再以PC/PPI电缆连接上传给上位机。选用WINCC作为系统组态软件,通过S7-200的OPC服务器专用软件PC ACCESS,查看获得PLC导入PC ACCESS的数据变量,实现工艺画面的实时动态显示、各种工艺数据的实时显示、各种故障或紧急状态的报警、数据存储、数据查询与报表打印、报警信息连锁等。 【关键词】：天然气门站 PC/PPI协议 OPC协议 S7-200PLC WINCC
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 课题研究的原则12-13
• 1.3.1 安全性12
• 1.3.2 稳定性、可靠性12
• 1.3.3 先进性、经济实用性12
• 1.3.4 可扩展性12
• 1.3.5 模块化、便于维护12-13
• 1.4 研究内容13-15
• 第2章 门站监控系统的结构和功能15-20
• 2.1 门站监控系统结构15-16
• 2.2 门站监控系统软件结构设计16-17
• 2.3 门站监控系统实现的功能17-20
• 2.3.1 数据实时监测、显示功能17-18
• 2.3.2 系统手动及自动控制功能18
• 2.3.3 系统故障及超限报警功能18-19
• 2.3.4 实时报表、历史报表记录及打印功能19
• 2.3.5 实时趋势、历史趋势查询及趋势打印19-20
• 第3章 PLC系统设计20-46
• 3.1 可编程序控制器(PLC)概述20-23
• 3.1.1 PLC的产生20-21
• 3.1.2 PLC的定义21
• 3.1.3 PLC的工作方式和工作过程21-23
• 3.2 系统PLC选型以及PLC硬件选择23-25
• 3.3 PLC控制柜体设计25-26
• 3.4 通讯设计26-27
• 3.4.1 仪表信号的采集26
• 3.4.2 PLC与上位监控电脑的通讯26-27
• 3.5 软件设计27-46
• 3.5.1 PLC编程软件选用27
• 3.5.2 模拟量采集转化处理27-31
• 3.5.3 报警处理31-32
• 3.5.4 Modbus通信32-40
• 3.5.5 PID算法在恒压控制中的应用40-46
• 第4章 上位机组态软件设计46-56
• 4.1 组态软件的简介46-49
• 4.1.1 组态软件的概述46-47
• 4.1.2 组态软件的特点47
• 4.1.3 组态软件的功能47
• 4.1.4 组态软件的现状与发展趋势47-49
• 4.2 WINCC组态软件的选用49-50
• 4.2.1 WINCC的概述49-50
• 4.2.2 WINCC的特性50
• 4.3 WINCC的监控画面设计50-56
• 4.3.1 WINCC的简单使用步骤50-51
• 4.3.2 WINCC监控画面的实现51-56
• 第5章 总结56-58
• 参考文献58-60
• 致谢60-62
• 附录62-68
• 附表一：系统的主要配置62-63
• 附表二：天然气采集与控制点63-65
• 附录三：线缆选用、编号与功能说明65-67
• 附录四：系统I/O点分析统计表67-68
• 学位论文评阅及答辩情况表68

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