天然气门站计量监控系统的设计与实现

【摘要】：随着我国天然气工业的发展,热值大且无污染的天然气已经成为城市燃气的重要组成部分。天然气门站作为城市天然气供气的入口,肩负着保障城市天然气安全稳定供应以及天然气流量计量等职能。天然气门站计量监控系统配合着门站现场的设备能够高效的完成上述工作,其对于天然气门站的日常生产运营有着重大的意义。本文以西南某天然气公司的门站计量控制系统软硬件升级改造项目为依托,基于可编程逻辑控制器、OPC技术以及功能强大的WinCC组态软件,设计实现了一款上下位机协同工作的自动化程度较高的天然气门站计量监控系统。 本论文根据天然气门站的实际需求分析,结合门站工艺流程进行了深入的研究和调查,给出了天然门站计量监控系统的总体设计方案,并完成了系统相应软硬件的设计与实现。本论文首先研究了天然气流量计量的原理和方法,并对基于PLC进行数据采集和流量计量的程序进行编制,完成天然气门站现场级数据存储,数据报警以及球阀控制等任务,同时对下位机软冗余方案进行了介绍。门站监控系统的上位机采用西门子公司的WinCC组态软件进行开发,可以实现门站工艺流程、现场变送器数据、实时及历史数据趋势以及球阀状态等的动态显示,并完成对门站的数据和工作人员权限的管理。为了满足天然气门站实时远程报警的功能需求,本论文设计并实现了基于OPC技术的短消息报警功能。 本论文的门站计量监控系统通过对天然气门站现场数据的实时监控和计量,完成球阀控制、数据采集、流量计量、状态监测、数据统计以及短消息报警等功能,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计量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 流量计量 WinCC组态软件 OPC技术 短消息报警
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 课题背景及研究意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-11
• 1.3 本文研究内容11-12
• 1.4 本文组织结构12-13
• 第2章 门站计量监控系统总体设计13-18
• 2.1 门站工艺流程介绍13
• 2.2 系统总体设计方案13-16
• 2.2.1 功能需求分析13-14
• 2.2.2 总体结构设计14-16
• 2.3 软硬件集成方案16-17
• 2.3.1 软硬件平台选择16
• 2.3.2 软硬件设备配置16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第3章 下位机流量计量程序设计与实现18-39
• 3.1 计量控制单元的结构组成18-20
• 3.1.1 下位机的基本组成18-19
• 3.1.2 下位机程序组织结构19-20
• 3.2 下位机软件功能分析20-21
• 3.3 计量监控程序的设计与实现21-35
• 3.3.1 计量监控程序总体设计21-22
• 3.3.2 下位机的I/O分配及采样22
• 3.3.3 流量计算单元的实现22-29
• 3.3.4 流量补偿模块的实现29-32
• 3.3.5 下位机数据存储的实现32-33
• 3.3.6 下位机报错处理的实现33-35
• 3.4 下位机软冗余设计35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 上位机监控系统组态设计与实现39-59
• 4.1 上位机监控系统总体设计39-40
• 4.1.1 系统功能设计39-40
• 4.1.2 系统软件架构40
• 4.2 上位机监控系统的实现40-54
• 4.2.1 系统总体功能实现40-45
• 4.2.2 数据库设计45-47
• 4.2.3 用户分类管理47-49
• 4.2.4 系统报警功能的实现49-50
• 4.2.5 数据访问模块的实现50-53
• 4.2.6 流量补算的实现53-54
• 4.3 系统冗余设计与实现54-56
• 4.4 基于Web远程浏览56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 基于OPC中间件的短消息报警模块的开发59-72
• 5.1 短消息报警方案设计59
• 5.2 基于OPC技术的中间件实现59-64
• 5.2.1 中间件运行管理的实现59-61
• 5.2.2 中间件与WinCC的数据交互61-63
• 5.2.3 OPC客户端接收器的实现63-64
• 5.3 基于GSM短消息报警模块的实现64-71
• 5.3.1 软件功能结构分析64-65
• 5.3.2 告警分类与通信协议设计65-67
• 5.3.3 短消息协议分析67-69
• 5.3.4 报警模块的实现69-71
• 5.4 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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