天然气门站流量监控系统设计与软件实现
天然气门站是天然气输配系统中的重要节点。天然气门站对长输管线输送过来的天然气进行调压限流、过滤等处理后，作为气源点，为广大居民提供安全、稳定、清洁的天然气供应。同时天然气门站还承担着天然气流量计量的任务，因关系到贸易双方的利益，所以必须对天然气流量进行精确计量。基于对门站生产活动实时监控和流量精确计量的要求，本文旨在设计一套具有一定通用性和较高自动化程度的天然气门站流量监控系统。 本文以天然气门站流量监控系统改造升级项目为背景，采用力控监控组态软件、专用流量计算机和西门子PLC，设计并开发一套上下位机结构的天然气门站流量监控系统，以满足中小型门站的监控需求。本文首先从门站典型的工艺流程出发，对门站进行需求分析，进而得出流量监控系统的总体结构框图以及软硬件集成方案。下位机系统可分为流量计量单元和阀门控制单元两个部分;本文重点设计阀门控制单元的结构，分析阀门控制所需的I/O信号;为了实现阀门控制的高可靠性，对阀门控制单元进行冗余设计，分析S7-400硬冗余结构的组成;采用PID算法实现电动调节阀的自动控制方式;最后对阀门控制单元进行硬件组态，开发阀门控制程序。上位机流量监控软件是本文实现的重点。利用力控灵活的“组态”方式，可以在较短时间内开发出一款功能齐全、性能稳定的监控软件。上位机监控软件在工业以太网上采用Modbus/TCP协议实现与流量计算机和PLC的数据通信;提供友好的用户界面，协助用户实时监测工艺流程、生产数据、设备状态等信息，设置现场设备的参数等;将采集的生产数据周期性转储到关系数据库中，利用SQL脚本对流量和单参数数据进行统计分析;还支持历史数据、趋势曲线、统计报表的查询及打印输出等功能;当系统出现异常情况时，能及时向用户报警，并记录报警信息和事件信息。 本文最后对流量监控软件的主要功能进行测试，包括上下位机间的通信，监控画面的实时变化，参数设置，历史数据、趋势曲线、统计报表的查询，用户管理等功能。总体上看，本系统达到了设计目标，能够满足中小规模的天然气门站对气体流量的监控需求，提高了门站生产管理的效率，为今后通用型流量监控软件研发提供了一个实践的思路。
天然气门站;流量监控系统;结构设计;软件开发
西南交通大学
硕士
控制理论与控制工程
余立建
2015
中文
TE832.2;TP311.52
78
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）