天然气输配站工业监控系统的研制

【摘要】：天然气是一种环保洁净的能源。管道天然气因其供应方便、安全等优点得到了广泛应用,正在逐步取代瓶装煤气。天然气具有易燃、易爆等特点,因此为了确保用户安全地用气,必须实时掌握天然气的输送运行状态,监测压力、流量等信号,便于对系统进行最佳调度和控制。本文研制的天然气输配站监控系统正是基于以上需求研制的。 本文首先对天然气输配站监控系统进行需求分析,确定系统需要实现的功能目标和性能,然后提出了天然气输配站监控系统的总体设计方案,确定本系统以西门子S7-300 PLC系列产品CPU315-2DP为控制核心,将现场上传的信号,诸如压力变送器上传的压力信号、流量计的流量信号、安全切断阀的阀位信号和调压器的阀位信号等进行处理,进而控制调流阀的阀位开度与安全切断阀的开闭,以达到控制系统的压力、流量,确保用户安全用气。 论文着重阐述了系统的硬件设计、软件设计以及系统调试。在硬件设计中,CPU315-2DP不仅要处理来自现场的模拟量和数字量信号,而且要实时与EM277、KTP600 Basic color DP触摸屏进行PROFIBUS DP通信,从而实现对相关阀的控制。主要阐述了PLC模块以及其硬件电路的设计、通讯电路的设计、电气控制柜的设计以及相关抗干扰措施。在软件设计中,主要阐述了PLC程序流程设计、代码设计以及触摸屏界面的开发。在系统调试中,归纳出了可视化的硬件检查、硬件调试、软件调试等调试方案,采取硬件软件等抗干扰措施实现系统的稳定运行。 依据上述设计方案,研制了某天然气输配站监控系统,首先在实验室进行静态调试,模拟实现了PLC与监控信号源采集处理、触摸屏的人机交互、PLC之间的通讯。本论文研制的天然气输配站监控系统实现了预期监控功能和目标,现已在工业现场得到成功应用。 【关键词】：天然气输配站 工业监控系统 西门子PLC 触摸屏 通讯 研制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TE978;TP277
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-12
• 1.1.1 天然气城市输配系统的构成10-11
• 1.1.2 问题的提出11
• 1.1.3 本文解决的问题11-12
• 1.1.4 国内外研究现状12
• 1.2 可编程控制器的产生和定义12-14
• 1.2.1 可编程控制器的产生背景13
• 1.2.2 可编程控制器的定义13-14
• 1.3 可编程控制器的发展过程和发展方向14-16
• 1.3.1 可编程控制器的发展过程14-15
• 1.3.2 可编程控制器的发展方向15-16
• 1.4 可编程控制器的基本特点及应用16-18
• 1.4.1 可编程控制器的基本特点16-17
• 1.4.2 可编程控制器的应用17-18
• 第2章 天然气输配站监控系统的总体设计18-32
• 2.1 监控系统总体设计方案思路18-19
• 2.1.1 控制方式的选择18-19
• 2.1.2 系统总体设计的主要内容19
• 2.1.3 几点应考虑的事项19
• 2.2 监控系统的主要功能19-21
• 2.2.1 压力流量控制系统简介20-21
• 2.2.2 监控系统的主要功能21
• 2.3 监控系统硬件技术方案及硬件选择21-28
• 2.3.1 监控系统硬件技术方案21-25
• 2.3.2 监控系统硬件选择25-28
• 2.4 监控系统软件技术方案28-32
• 第3章 天然气输配站监控系统硬件设计32-47
• 3.1 电气控制柜的设计及电气配电电路33-39
• 3.1.1 电气控制柜的设计33-35
• 3.1.2 电气配电电路35-39
• 3.2 数字量输入输出电路39-40
• 3.3 模拟量输入输出电路40-43
• 3.4 PLC网络系统43-47
• 3.4.1 网络系统构成43-45
• 3.4.2 网络系统连接电路45-47
• 第4章 天然气输配站监控系统软件设计47-67
• 4.1 程序设计前的准备工作47
• 4.2 系统程序流程图设计47-50
• 4.3 系统程序设计50-67
• 4.3.1 主程序设计51-53
• 4.3.2 模拟量采集子程序53-57
• 4.3.3 通讯子程序57-59
• 4.3.4 PID控制回路子程序59-64
• 4.3.5 显示与报警子程序64-67
• 第5章 天然气输配站监控系统的调试运行67-72
• 5.1 可视化的硬件检查67
• 5.2 硬件调试67-69
• 5.3 软件调试69-72
• 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录77-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81

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