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学位论文-—基于plc的天然气调压站的智能监控系统设计.doc
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基于 PLC 的天然气调压站的监控系统设计
摘 要
管道燃气供应以其方便、经济,安全等优点得到广泛应用,正逐步取代瓶装
供气。燃气具有易燃、易爆的特点,为了保证燃气供应的安全并实现最佳调度,
必须及时掌握系统运行状态,了解压力、流量、温度等数据。本天然气调压站智
能监控正是基于以上需求的基础上研制而成的。、本文首先对调压站智能控制系统
进行分析,确定系统的功能目标和性能要求,并提出调压站智能控制系统总体方
案设计框架,本天然气站智能监控系统以 CPU224XP 控制核心,以传感器(压差传
感器、温度传感器,压力传感器等)用来做检测元件,以电磁阀为执行机构.CPU
不仅要分析处理判断从 EM231 送过来的模拟量转化数字信号,还要负责与流量计
以及上位机的通信,实现对参数的控制和报警指示以及控制相关电磁阀的动作,
从而实现调压站的智能监控.
关键词:天然气调压站,PLC,通信,智能监控,Modbus 协议
ABSTRACT
The supply of conduit gas spreads widely because of its advantages such as:
convenience,economy,and safety etc,It gradually replaces the bottle packing gas.Gas
is flammable and explosive.In order to ensure the safety of gas supply and realize the
best adjustment,we must master the status of the system and datas such as pressure,
flux,temperature in time,so the develpoment of the system is based on the need.CPU
224XP is used as controlling core of the system and the sensors as measuring
component and the electromagnetic valves and the relaies as executive unit.CPU not
only need to deal with analog signal from EM231,but also is responsible to
communicate with flowmeter and master computer to complete the whole control
mission,thus it realize the purpose of parameters controlling,warning instruction and
controlling the action of related electromagnetism valve. firstly,the thesis analyse the
significance of the intelligent supervision of the gas station.Confirms system function
goals and performance parameters,and then putsforward the designing overall frame and
dividing into function modules.
KeyWords:Gas station for pressure adjustment;PLC;Communication;Mon itoring
System;ModbusProtocol
目录
第 1 章 绪 论 ...................................................................................................................1
1.1 可编程控制器的产生与定义 ............................................................................1
1.1.1 可编程控制器的产生背景 ................................................................1
1.1.2 可编程控制器的定义 ........................................................................1
1.2 可编程控制器的发展历程和发展前景 ............................................................2
1.2.1 可编程控制器的发展历程 ................................................................2
1.2.2 可编程控制器的未来发展方向 ........................................................3
1.3 可编程控制器的基本特点及应用 ..................................................................4
1.3.1 可编程控制器的特 ............................................................................4
1.3.2 可编程控制器在工业控制系统中的应用 ........................................5
1.4 课题背景 ..........................................................................................................7
1.4.1 天然气城市输配系统的构成 ............................................................7
1.4.2 天然气城市输配系统压力级制的确定 ............................................7
1.4.3 门站 ....................................................................................................8
1.4.4 国内外研究现状 ................................................................................8
第 2 章 天然气调压站监控系统总体设计 .....................................................................9
2.1 监控系统设计方案考虑 ..................................................................................9
2.1.1 控制方式的选择 ................................................................................9
2.1.2 总体设计的主要内容 ........................................................................9
2.1.3 几点应考虑的事项 ............................................................................9
2.2 监控系统的主要功能 ....................................................................................10
2.2.1 调压系统简介 ..................................................................................10
2.2.2 监控系统的主要功能 ......................................................................11
第 3 章 天然气调压站监控系统硬件设计 ...................................................................13
3.1 电气控制柜的设计 ........................................................................................13
3.2 模拟量采集电路 ............................................................................................15
3.3 信号转换与隔离 ............................................................................................15
3.4 PLC 控制电路 ................................................................................................16
3.5 显示器电路 ....................................................................................................17
3.6 通信网络的设计 ............................................................................................18
3.6.1 网络拓扑 ..........................................................................................18
3.6.2 传输介质 ..........................................................................................18
3.6.3 通信接口 ..........................................................................................18
第 4 章 天然气调压站监控系统软件设计 ...................................................................20
4.1 系统总体执行逻辑的设计 ............................................................................21
4.2 模拟量数据的处理 ........................................................................................24
4.3 与流量计的通信 ....................................................................................................25
第 5 章 天然气调压站监控系统可靠性设计 ...............................................................28
5.1 环境条件的考虑 ....................................................................................................28
5.2 监控系统的硬件抗干扰设计 ................................................................................28
5.3 软件可靠性设计 ....................................................................................................29
致谢 .................................................................................................................................31
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