天然气流量检测与控制智能系统的研究

【摘要】：天然气流量检测与控制智能系统是天然气采集站、集输站等不可缺少的工程。天然气采集站、集输站对于了解天然气流量大小，特定情况下天然气流量的自动调节，有着特别重要的意义。本课题是根据某天然气集输站的实际情况而设计的一个流量检测与控制智能系统。其主要任务是研制，开发新型的以DCS结构为框架、PLC模块为数据采集与控制核心的天然气流量检测与控制智能系统。通过本课题的研究，主要取得了如下几方面的研究成果： 1．准确的天然气流量智能计算模型。 研究出适合PLC为核心、PC为人机界面的天然气流量实时计算的控制模型，通过随时读取测量点的压强、气温、差压、室温等测量值，结合各关联参数，实时地计算瞬时流量并统计出任意时间段的累计流量。实现了天然气流量的检测，同时按用户特殊要求实现流量控制。 2．具有高度可靠性的单机组现场分散控制。 配置单机组现场控制箱，采用SIMENS公司S-200系列PLC CPU226AC/DC/RELAY作为现场控制PLC，运用SIMENS公司的Step7-Micro WIN可编程序控制器编程软件建立上位PC对下位PLC进行数据采集和控制的程序，实现流量计算与控制。现场人机界面选用TD200文本显示器显示流量的大小，各阀门的开关情况以及压强、差压、室温、气温的采样值。 3．具有良好经济性的以PLC为核心的数据采集与控制系统。 采用SIMENS公司的CPU226AC/DC/RELAY相对于直接购买流量计算机具有良好的经济价值。扩展8个模拟量组合模块EM235对应8路管道进行数据采集和对流量的控制。组装了1个存储器卡(100K字节)可以实现实时测 四川大学工学硕士学位论文 量和流量数据保存一周，需要时还可扩展更大容量的存储器卡以保存更长的时 间，即便上位机出现问题，在相当时间范围内也不会影响商业计量的正常进 行。 4.上位机联网集中监控 采用SIMENS公司的CP56n通讯处理器实现上位工控机与现场PLC联 网通讯，实现天然气流量的检测及控制的分布式集散控制。运用Mierosoft公 司的Visual Basic和SQL Server建立了上位机监控界面和天然气流量的记录数 据库管理系统。 5.与企业信息网联网，实现天然气流量的远程查询。 将工控机配置成V几b服务器，利用Visual InterDev建立远程查询网页， 实现企业内信息共享和hitemet远程监控机组的运行状态。 关键词DCS天然气流量自动控制PLC现场控制远程监控 【关键词】：DCS 天然气 流量 自动控制 PLC 现场控制 远程监控
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TE977
【目录】：

• 天然气流量检测与控制智能系统的研究2-4
• The Research and Application of The Nature Gas Flux Aptitud Computer Examine and Control System4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 天然气流量计量发展趋势9-11
• 1.2 天然气流量测量方法的分类11-13
• 1.3 课题来源及选题意义13-14
• 1.4 本课题的主要工作内容14-16
• 2 天然气流量计算原理16-23
• 2.1 测量方法的确定16
• 2.2 孔板流量计的测量原理16-17
• 2.3 天然气流量计算公式介绍17-23
• 2.3.1 天然气实用计算公式的各系数的确定18-23
• 3 天然气流量检测与控制智能系统总体设计方案23-33
• 3.1 集散控制系统(DCS)23-25
• 3.2 可编程序控制器(PLC)25-26
• 3.3 天然气流量检测与控制智能系统方案26
• 3.4 单机组控制点数的确定26-27
• 3.5 系统配置27-30
• 3.6 控制系统功能分配30-31
• 3.7 系统数据流程图31-33
• 4 PLC操作员级监控设计33-61
• 4.1 流量自动控制技术33-37
• 4.1.1 PLC中PID调节的原理33-34
• 4.1.2 PID调节的设计34-37
• 4.2 存储器的结构37-40
• 4.2.1 程序空间37
• 4.2.2 数据空间37-40
• 4.3 存储器的规划40-44
• 4.4 硬件设计：44-48
• 4.4.1 PLC与输入输出模块的连接44-45
• 4.4.2 传感器和执行器与EM235连接与设置45-46
• 4.4.3 现场控制箱的设计46-47
• 4.4.4 通讯硬件与网络设置47-48
• 4.5 STEP7-Micro／WIN32编程软件简介48-51
• 4.5.1 远行STEP7所需硬件配置及软件平台48
• 4.5.2 STEP7-Micro／WIN32编程环境48-49
• 4.5.3 组成程序的基本元素49
• 4.5.4 CPU226性能特点及其工作方式49-51
• 4.6 软件设计51-61
• 4.6.1 实现的主要功能51-52
• 4.6.2 系统程序的总体流程52-54
• 4.6.3 模拟量的处理54-55
• 4.6.4 孔板尖锐度腐蚀的补偿模块55-57
• 4.6.5 测量管内壁粗糙度腐蚀的补偿模块57-58
• 4.6.6 现场控制界面设计58-59
• 4.6.7 PLC应用程序的上传与下载59-60
• 4.6.8 软件的实时在线调试60-61
• 5 上位工控机工程师级监控设计61-80
• 5.1 监控系统开发方案61
• 5.2 上位监控软件设计61-80
• 5.2.1 PC／PLC数据交换的实现的核心技术62-65
• 5.2.2 数据库的规划65-71
• 5.2.3 监控数据库设计71-72
• 5.2.4 监控主要功能与人机界面介绍72-77
• 5.2.5 应用程序帮助系统开发技术77-78
• 5.2.6 应用程序打包技术78-80
• 6 管理员级监控与网络远程监控设计80-85
• 6.1 配置Web服务器80
• 6.2 开发平台简介80-81
• 6.3 监控网站设计81-85
• 6.3.1 建立和配置监控网页站点81
• 6.3.2 基于ASP技术的Web应用解决方案81-82
• 6.3.3 ODBC数据源指定82
• 6.3.4 实时性技术实现82-83
• 6.3.5 监控系统数据库连接83-84
• 6.3.6 监控网页间的链接84-85
• 7 结束语85-87
• 参考文献87-90
• 作者在读研期间科研成果简介90-91
• 声明91-92
• 致谢92

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