本文關(guān)鍵詞： 天然氣門站 流量監(jiān)控 PLC WinCC組態(tài)軟件 Modbus TCP協(xié)議　出處：《西南交通大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著天然氣行業(yè)的發(fā)展,天然氣作為一種高效、清潔能源在工業(yè)和生活上得到更為廣泛的應(yīng)用。天然氣門站作為天然氣輸配系統(tǒng)的重要節(jié)點(diǎn),肩負(fù)著精確計(jì)量和提供安全、穩(wěn)定的天然氣供應(yīng)的責(zé)任。為了保障門站計(jì)量準(zhǔn)確、安全、高效地運(yùn)行,開發(fā)一套功能完備的監(jiān)控系統(tǒng),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此,本文在總結(jié)現(xiàn)有天然氣門站監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套自動化和信息化程度較高的、具有一定通用性的天然氣門站監(jiān)控系統(tǒng)。本論文以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、流量計(jì)算機(jī)、PLC和現(xiàn)場儀表等為硬件配置,結(jié)合功能強(qiáng)大的WinCC,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、設(shè)備控制、報警監(jiān)測、系統(tǒng)管理、Web訪問等功能。本文從工藝流程出發(fā),結(jié)合門站的實(shí)際監(jiān)控需求,制定了系統(tǒng)總體軟硬件集成方案。系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu),下位機(jī)由流量計(jì)量單元和PLC控制單元構(gòu)成,負(fù)責(zé)和門站現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信,采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和控制現(xiàn)場設(shè)備。本文在下位機(jī)部分分析了流量計(jì)量原理,并著重闡述了I/O分配及采樣、PID算法自動調(diào)控閥門的設(shè)計(jì)過程和實(shí)現(xiàn)方法,為提高容錯率,設(shè)計(jì)了PLC硬件冗余方案,完成了硬件組態(tài)和PLC程序。上位機(jī)系統(tǒng)采用SIEMENS WinCC組態(tài)開發(fā),負(fù)責(zé)上下位機(jī)通信、用戶交互、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理和Web訪問等功能。上位機(jī)通過Modbus TCP協(xié)議和SIMATIC S7協(xié)議集內(nèi)的Industrial Ethernet協(xié)議分別與流量計(jì)算機(jī)和PLC通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制命令下發(fā)；設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫,生產(chǎn)數(shù)據(jù)周期歸檔,統(tǒng)計(jì)和聚合數(shù)據(jù),自動生成數(shù)據(jù)報表和趨勢曲線以反映生產(chǎn)狀況；設(shè)計(jì)了友好的交互界面,實(shí)現(xiàn)了工藝流程、閥門控制、計(jì)量參數(shù)和儀表參數(shù)在線設(shè)置等交互功能：實(shí)時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及用戶操作,提供報警監(jiān)測和用戶操作記錄功能；監(jiān)控系統(tǒng)Web發(fā)布,提供Web用戶遠(yuǎn)程瀏覽功能；添加門站現(xiàn)場視頻監(jiān)控功能,操作人員在監(jiān)控過程畫面的同時掌握現(xiàn)場實(shí)際視頻畫面；提供用戶和功能權(quán)限管理;為了提高系統(tǒng)可靠性,設(shè)計(jì)了上位機(jī)冗余。最后測試了系統(tǒng)主要功能,滿足天然氣門站的監(jiān)控需求。本文的門站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量、閥門控制、報警監(jiān)測、事件記錄、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理、視頻監(jiān)控、Web訪問等功能,保障天然氣門站安全、高效地運(yùn)行,為今后在工業(yè)領(lǐng)域開發(fā)功能更全面、通用性更強(qiáng)的監(jiān)控系統(tǒng)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.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP277

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本文編號：1478016