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1、四川大学 硕士学位论文 天然气流量检测与控制智能系统的研究 姓名：王天文 申请学位级别：硕士 专业：机械设计及理论 指导教师：郑忠俊 20040420 天然气流量检测与控制智能系统的研究 V 。 6 545 6 7 天然气流量检测与控制智能系统的研究 机械设计及理论专业 研究生：王天文指导教师：郑忠俊教授 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 D C S 结构为
2、框架、P L C 模块为数据采集与控制核一t l , 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P L C 为核一t i 、P C 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S I M E N S 公司S 2 0 0 系列P L C C P U 2 2 6 A
3、C 仍C ! L A Y 作为现场控制P L C ，运用S I M E N S 公司的S t e p 7 。 M i c r o W I N 可编程序控制器编程软件建立上位P C 对下位P L C 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T D 2 0 0 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P L C 为核心的数据采集与控制系统。 采用S I M E N S 公司的C P U 2 2 6 A c D C 觚L A Y 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E M 2 3
4、 5 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( 1 0 0 K 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S I M E N S 公司的C P 5 6 1 1 通讯处理器实现上位工控枫与现场P L C 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M i c r o s o f t 公 司的V i s u a lB a s i c 和S Q LS e r v e r 建立了上位
5、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W e b 服务器，利用V i s u a lI n t e r D e v 建立远程查询网页， 实现企业内信息共享和I n t e m e t 远程监控机组的运行状态。 关键词D C S 天然气流量自动控制P L C 现场控制远程监控 2 罂翟生：些望竺鉴鐾星坚型! ! 罂! 坚丝塑型! ! ! 竺! ! ：兰竺 。 T h eR e s e a r c ho ft h eN a t u r eG a sF l u x A p t i t u d C o m p u t e r E
6、 x a m i n ea n dC o n t r o lS y s t e m M a j o r ：M e c h a n i c a lD e s i g na n dT h e o r y P o s t g r a d u a t e ：W a n g T i a n w e n A d v i s o r ：Z h e n gZ h o n g j u n T h e e x a m i n i n g a n dc o n t r o lo fn a t u r e g a s i san e c e s s a r y p a r t o fp u b l i c e n g
7、 i n e e r i n gi nn a t u r eg a sg a t h e rs t a t i o n ，n a t u r eg a sc o l l e c t i o na n dt r a n s p o r ts t a t i o n I t i st h es p e c i a ls i g n i f i c a n c et h a tk n o w n i n gn a t u r eg a sf l u xa n dc o n t r o l l i n gn a t u r eg a s f l u xi nn a t u r eg a sg a t
8、h e rs t a t i o na n dn a t u r eg a sg a t h e rs t a t i o n T h ep r o j e c ti ss e tf o r t h f o rt h en a t u r eg a se x a m i n ga n dc o n t r o li no n en a t u r eg a sg a t h e rs t a t i o n T h em a i n t a s ki n v o l v e s ：d e v e l o p i n gan a t u r eg a sa p t i m d c o m p m
9、 e re x a m i n ga n d c o n t r o ls y s t e m w i mD C Sf r a m e w o r ka n dt h eP L Cc o r eo f d m a g a t h e ra n d c o n t r 0 1 T h ec o m p e t i o no f f o l l o w i n g t a s k si si n d i s p e n s a b l et ot h i sp r o j e c t ： 1 A p t i t u d c o u n tm o d e lo fn a t u r e g a s
10、f l u x An a t u r eg a sf l u xc o u n t i n gc o n t o lm o d e li sd e v e l o p i n gw i mt h eP L Cc o r ea n d P Ci n t e r f a c e W i t ht h ep r e s s u r e ，t h ed i s p e r s i o np r e s s u r e ，g a st e m p e r a t u r ea n dr o o m t e m p e r a t u r ei n s t a n t a n e o u s l yr e
11、 a d ，t h es y s t e mC a l la u t o m a t i c a l l yi n s t a n t a n e o u s l y c o u n ta c c u m u l a t i v et o t a lf l u x F l u xe x a m i n ga n dc o n t r o la r er e a l i z a t i o n 2 S i n g l e d i s t r i b u t e dc o n t r o l s y s t e mw i t hh i g hd e p e n d a b i f i t y T
12、h ec o n t r o lb o xo fw o r k s h o pi s d e s i g n e d T h eC P U 2 2 6o fS 7 2 0 0P L C ( S I M E N S ) i ss e l e c t e da St h ec o m p u t e ro nt h es p o t T h es o f t w a r ep a c k a g eo fS t e p 7 一 M i c m W I Ni su s e df o rp r o g r a m m i n g T h eT D 2 0 0i sc h o s e da st h e
13、H u m a nM a c h i n e I n t e r f a c e ( H M I ) ，b yw h i c h t h ep r e s s u r e ，t h ed i s p e r s i o no f p r e s s u r e ，g a st e m p e r a t u r e ， r o o m t e m p e r a t u r e ，i n s t a n t a n e o u sf l u xa n d t h es t a t i o no f v a l v ei ss e e n 3 T h eP L Cc o r eo fd a t
14、ac o l l e c t i o na n dc o n t r o lo f s y s t e mw i t he e o n o m i c a l b e n e 6 t 四川大学工学硕士学位论文 T h ec P u 2 2 6o fs 7 2 0 0P L C ( S I M E N S ) i ss e l e c t e da st h ec o m p u t e ro nt h es p o t I ti sv e r yh i g he c o m i c a lb e n e f i tw h i c hr e l a t i v e st ob u yf l u
15、xc o m p u t e r E i g h ta n a l o g q u a n t i t ym o d u l e sE M 2 3 5a l eu s e da se i g h tr o u t e sd a t ac o l l e c t i o na n df l u xc o n t r 0 1 O n em e m o r i z e r c a r d ( 1 0 0 k b ) i s u s e da sd a t ac o n s e r v a t i o nf o ro n ew e e k ，e v e nm o r e t i m e 埘t hb i
16、 g g e rc a p a c 时m e m o r i z e rc a r d , w h e ne p i g y n yc o m p u t e ri so u to fw o r k a n dm a i n t a l n e d 4 R e a l i z a t i o no fc e n t e r - m o n i t o r b yP C a n dP L Cn e tw o r k s 强cc o m m u n i c a t i o np r o c e s s o rC P 5 6 1 1 ( S I M E N S ) i su s e da s t h ed a t al i n k b e t w e e nP Ca n dP L Ci nP C a p p l i c a t i o n ，w h i c hi sb a s e do nt h es o f t w a r ep a c k a g e V i s u a lB a s
