天然气门站监控系统的设计与软件实现
本文关键词： 天然气门站 流量监控 PLC WinCC组态软件 Modbus TCP协议 出处：《西南交通大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：随着天然气行业的发展,天然气作为一种高效、清洁能源在工业和生活上得到更为广泛的应用。天然气门站作为天然气输配系统的重要节点,肩负着精确计量和提供安全、稳定的天然气供应的责任。为了保障门站计量准确、安全、高效地运行,开发一套功能完备的监控系统,具有重要的现实意义。为此,本文在总结现有天然气门站监控系统优缺点的基础上设计实现了一套自动化和信息化程度较高的、具有一定通用性的天然气门站监控系统。本论文以工业控制计算机、流量计算机、PLC和现场仪表等为硬件配置,结合功能强大的WinCC,实现了数据管理、设备控制、报警监测、系统管理、Web访问等功能。本文从工艺流程出发,结合门站的实际监控需求,制定了系统总体软硬件集成方案。系统采用上下位机结构,下位机由流量计量单元和PLC控制单元构成,负责和门站现场设备进行通信,采集现场数据和控制现场设备。本文在下位机部分分析了流量计量原理,并着重阐述了I/O分配及采样、PID算法自动调控阀门的设计过程和实现方法,为提高容错率,设计了PLC硬件冗余方案,完成了硬件组态和PLC程序。上位机系统采用SIEMENS WinCC组态开发,负责上下位机通信、用户交互、数据管理、系统管理和Web访问等功能。上位机通过Modbus TCP协议和SIMATIC S7协议集内的Industrial Ethernet协议分别与流量计算机和PLC通信实现数据采集和控制命令下发；设计了数据库,生产数据周期归档,统计和聚合数据,自动生成数据报表和趋势曲线以反映生产状况；设计了友好的交互界面,实现了工艺流程、阀门控制、计量参数和仪表参数在线设置等交互功能：实时监测生产数据以及用户操作,提供报警监测和用户操作记录功能；监控系统Web发布,提供Web用户远程浏览功能；添加门站现场视频监控功能,操作人员在监控过程画面的同时掌握现场实际视频画面；提供用户和功能权限管理;为了提高系统可靠性,设计了上位机冗余。最后测试了系统主要功能,满足天然气门站的监控需求。本文的门站监控系统实现流量计量、阀门控制、报警监测、事件记录、数据管理、系统管理、视频监控、Web访问等功能,保障天然气门站安全、高效地运行,为今后在工业领域开发功能更全面、通用性更强的监控系统提供了方法和思路。
[Abstract]:With the development of natural gas industry, natural gas as a kind of high efficiency, clean energy has been more widely used in industry and daily life. Natural gas gate station is an important node of natural gas transmission and distribution system. Shoulder the responsibility of accurate metering and providing safe and stable natural gas supply. In order to ensure the accurate, safe and efficient operation of gate station, a set of complete function monitoring system is developed. Therefore, based on the summary of the advantages and disadvantages of the existing natural gas station monitoring system, a set of automation and information system is designed and realized. This paper takes industrial control computer, flow computer and field instrument as hardware configuration, combined with powerful WinCC. The functions of data management, equipment control, alarm monitoring, system management and Web access are realized. The system adopts the structure of upper and lower computer, which is composed of flow measurement unit and PLC control unit, and is responsible for communicating with the field equipment of gate station. In this paper, the principle of flow measurement is analyzed in the part of lower computer, and the design process and realization method of I / O distribution and sampling pid algorithm automatic control valve are expounded. In order to improve the fault-tolerant rate, the PLC hardware redundancy scheme is designed, and the hardware configuration and PLC program are completed. The upper computer system is developed by SIEMENS WinCC configuration and is responsible for the communication between the upper and lower computers. User interaction, data management. System management and Web access, etc. The upper computer through the Modbus TCP protocol and SIMATIC S7 protocol set of Industrial. The Ethernet protocol communicates with the flow computer and PLC respectively to realize the data acquisition and control command. Design database, production data cycle archiving, statistics and aggregation of data, automatically generate data reports and trend curves to reflect the production situation; A friendly interactive interface is designed to realize interactive functions such as process flow, valve control, on-line setting of metering parameters and instrument parameters, real-time monitoring of production data and user operation. Provide alarm monitoring and user operation record function; Monitoring system Web release, provide Web user remote browsing function; Add gate station on-site video monitoring function, operators in the monitoring process picture at the same time grasp the actual scene video screen; Provide user and functional authority management; In order to improve the reliability of the system, the redundancy of the upper computer is designed. Finally, the main functions of the system are tested to meet the monitoring requirements of the natural gas gate station. The gate station monitoring system realizes the flow measurement, valve control and alarm monitoring. The functions of event recording, data management, system management, video surveillance and Web access ensure the safe and efficient operation of the gas gate station, and provide more comprehensive functions for the future development in the industrial field. A more versatile monitoring system provides methods and ideas.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
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，本文编号：1478016
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