基于PLC的天然气检测控制系统设计

【摘要】：近年来,随着能源资源越来越紧缺,天然气在慢慢取代石油资源作为最重要的能源资源。而处于工业现场的检测装置作为天然气数据采集与监视控制系统(SCADA系统)的重要组成部分,不但需要适应系统不同的应用领域,而且对于其应用的灵活性、可靠性及可扩展性的要求也越来越高,其性能的好坏,将直接决定着系统的安全稳定及可靠程度。 本课题针对北方某天然气集气站环境寒冷、气候异常、现场设备复杂多样化等特点,以SIMENS S7-400系列PLC为核心设计开发了一种实现数据采集及控制的天然气集气站检测控制系统。该系统具有安装简单、维护方便、配置灵活及高性能、低成本等特点,而且经过简单的软硬件改造和升级,就可以适用于更大规模的天然气集气站及相关行业。 本文首先从课题研究背景和研究意义出发,介绍了天然气精确检测及自动控制在现代能源中的重要意义,然后对PLC技术的发展、优点及应用领域做了简要概述。 其次,根据天然气检测控制系统功能要求和技术指标得出系统的总体设计方案结构,采用远程I/O控制方式分布搭建以PLC为控制核心的硬件结构。 紧接着根据系统的技术指标对硬件模块进行选择,再由SIMENS S7-400编程软件STEP-7对硬件模块和通讯网络进行组态,分配各模块地址。用梯形图和STL相结合的编程语言来实现系统功能。 最后就系统进行整体调试,并进行干扰源分析和抗干扰处理,使此天然气检测控制系统达到预期目标,稳定工作。 【关键词】：可编程逻辑控制器 组态软件 硬件冗余 触摸屏
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 课题研究意义10-12
• 1.2 PLC 概述12-16
• 1.2.1 PLC 的产生及发展12-13
• 1.2.2 PLC 的优点及分类13-16
• 1.2.3 PLC 技术的应用领域16
• 1.3 本论文的主要工作和结构安排16-18
• 第二章 系统方案设计18-30
• 2.1 PLC 基本结构和工作原理18-21
• 2.1.1 PLC 的基本结构18-19
• 2.1.2 PLC 的工作原理19-21
• 2.2 基于PLC 的系统设计原则和步骤21-23
• 2.2.1 设计原则21-22
• 2.2.2 设计步骤22-23
• 2.3 检测控制系统设计分析23-27
• 2.3.1 系统设计在软硬件上的基本要求23-26
• 2.3.2 系统功能需求分析26-27
• 2.4 检测控制系统总体方案设计27-29
• 2.4.1 PLC 控制方案27-28
• 2.4.2 检测控制系统结构设计28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 系统硬件设计30-40
• 3.1 系统的硬件构成概述30
• 3.2 SIMATIC S7-400 系列PLC 综述30-32
• 3.3 系统硬件模块选择32-39
• 3.3.1 CPU 的选择32-33
• 3.3.2 人机交互设备的选择33-34
• 3.3.3 I/O 模块选择34-36
• 3.3.4 存储容量大小的选择36-37
• 3.3.5 电源模块的选择37-38
• 3.3.6 通讯模块的选择38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 检测控制系统软件设计与实现40-55
• 4.1 系统编程软件STEP7 概述40-44
• 4.1.1 STEP7 标准软件包介绍40-41
• 4.1.2 STEP7 中的块41-44
• 4.2 系统在STEP7 中的硬件组态44-46
• 4.3 系统在STEP7 中的网络组态46-47
• 4.4 系统PLC 程序设计要求及实现47-54
• 4.4.1 系统PLC 程序设计要求47
• 4.4.2 系统软件的实现47-48
• 4.4.3 具体程序的详细说明48-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 检测控制系统组态软件设计55-67
• 5.1 组态软件概述55-57
• 5.2 系统组态软件的选择57
• 5.3 本系统组态设计流程57-60
• 5.4 触摸屏监控画面组态设计60-66
• 5.4.1 系统登陆界面设计60-61
• 5.4.2 系统功能性界面设计61-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 系统调试及抗干扰措施67-71
• 6.1 系统软硬件调试67-69
• 6.1.1 系统软件调试67-68
• 6.1.2 系统硬件调试68-69
• 6.2 系统抗干扰措施69-70
• 6.2.1 主要干扰源分析69-70
• 6.2.2 抗干扰措施70
• 6.3 本章小结70-71
• 第七章 结论71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-74
• 攻硕期间取得的研究成果74-75

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