煤层气开采SCADA系统设计

发布时间：2017-09-12 23:11

  本文关键词：煤层气开采SCADA系统设计

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【摘要】：本文以沁水盆地南部煤层气开采SCADA系统工程为实例,通过前期的调研考察,依据3#集气站的实际场景以及工程设计要求,以保障安全生产、降低企业生产成本、提高煤层气利用效率为出发点,设计了整套煤层气开采SCADA系统,属于工程应用型课题。该监控系统采用上下位机协作模式,以S7-400型PLC为控制核心的下位机负责采集处理现场工艺参数,以WinCC组态软件为平台的上位机负责将下位机传输进来的数据进行显示并后台数据库归档,通过画面组态直观形象反映现场工艺生产状况,将故障信息、实时状态数据、趋势曲线等直观展示给用户,为煤层气开采生产利用的安全运行提供强有力的支持。此外,最新冗余技术的研究与引入增加了该套控制系统的可靠性,保证了系统在断电以及故障情况下实现数据的无缝连接以及无扰动切换。针对生产工艺当中的参数PID整定麻烦这一问题,本文通过在上位机组态对应参数整定界面,避免多次调试都修改Step7中用户程序重新下载的麻烦,提高整定的效率,方便在线实时控制,通过系统仿真的结果表明其是可行有效的。从最初的硬件选型到硬件组态与通讯搭建双机热备系统,从下位机工艺参数采集处理到上位机监控系统软件设计,本论文都有详尽的描述。本套煤层气开采SCADA系统将投入柿庄南3#集气站现场,大大提高了3#集气站的自动化控制水平,系统最终的实际运行效果对于类似课题的展开研究也具有一定的参考意义。
【关键词】：SCADA系统 PLC 组态软件 煤层气 监控
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE93
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题背景以及意义8
• 1.2 SCADA系统简介8-9
• 1.3 组态软件简介9-10
• 1.4 国内外工业过程控制监控系统的现状与发展10-12
• 1.5 本课题的主要研究内容和方法12-13
• 2 煤层气开采SCADA系统架构及硬件构成13-28
• 2.1 沁南盆地煤层气集输工艺概述13-15
• 2.1.1 煤层气集输工艺流程13-14
• 2.1.2 集气站工艺流程14-15
• 2.2 系统架构15-16
• 2.3 硬件构成16-23
• 2.3.1 S7-400型PLC模块构成17-18
• 2.3.2 输入/输出模块18-21
• 2.3.3 ET200M分布式I/O设备21-22
• 2.3.4 CP341串口通讯处理器22-23
• 2.4 硬件组态通讯及同步连接23-28
• 2.4.1 SIMATIC H系统硬件组态23-26
• 2.4.2 S7-400H系统通讯及同步连接26-28
• 3 下位机程序设计28-44
• 3.1 西门子PLC28-30
• 3.1.1 PLC简介28-29
• 3.1.2 西门子PLC的特点29-30
• 3.2 STEP 7编程30-31
• 3.3 符号表31-32
• 3.4 模拟量输入/输出的量程转换32-37
• 3.4.1 模拟量规格化的原理32-34
• 3.4.2 规格化程序设计34-37
• 3.5 CP341 MODBUS RTU多站点轮换查询37-42
• 3.5.1 Modbus通信协议37-38
• 3.5.2 Modbus RTU多站点轮询程序设计38-42
• 3.6 模拟量PID程序设计42-44
• 4 HMI人机交互平台设计44-64
• 4.1 HMI系统功能需求44-45
• 4.2 HMI系统组态设计45-46
• 4.3 平台变量信息管理46-49
• 4.4 主要界面组态实现49-62
• 4.4.1 SCADA系统主界面模块49-50
• 4.4.2 控制工艺流程界面50-54
• 4.4.3 趋势曲线显示界面54
• 4.4.4 PID参数整定界面54-55
• 4.4.5 高低限参数设定界面55-56
• 4.4.6 报表界面组态56-58
• 4.4.7 用户设置界面58-62
• 4.4.8 故障报警界面62
• 4.5 工业现场实际运用62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68

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本文编号：840088