摘 要

随着科学技术的发展，尤其是计算机网络通信与分布式技术处理技术的不断进步，为天然气输送分布式数据采集提供了良好基础。

本文结合目前天然气长输管线城市门站系统的工业背景，以某燃气公司为项目依托，设计一种基于分布式控制的数据采集系统（Distributed Control System of Data Acquisition简称DCSDA），实现了“燃气公司管理层—门站系统控制室—居民用户”三层集总控制。通过居民用户的IC卡燃气表和门站系统现场测量仪表，采集天然气输送和使用过程中各特性参数的实时变化情况。另一方面，根据分布式系统构架要求，完成各组成部分的硬件配置及门站关键工艺技术的程序设计。其中，本文重点论述城市天然气门站系统的工艺流程，并逐一介绍每部分的工作原理及硬件、软件设计，同时对现场仪表与站控PLC、PLC与上位机之间的通信方式加以设置，使分离的设备形成有机的整体，实现了现场与控制室的数据传输。

最后，论文对站控PLC系统向上位机的数据传输进行调试，囿于实验设备无法完全满足要求，只对部分环节进行仿真。由仿真结果可以推知，此分布式数据采集系统在实际中可行。

关键词：DCSDA PLC控制 收发清管球 数据传输

Abstract

With the development of science and technology, especially the continuous progress of computer network communication and distributed technology processing technology, it provides a good basis for natural data transmission and distributed data collection.

Based on the industrial background of the natural gas long-distance pipeline city gate station system, this paper designs a data acquisition system based on distributed control based on a gas company, and realizes the "gas management system - gate system control room - residents User "three-tier lump-sum control. Through the residents of the IC card gas meter and the door station system on-site measurement instruments, collecting natural gas transmission and use of the various parameters of the real-time changes in the situation. On the other hand, according to the requirements of distributed system architecture, the hardware configuration of each component and the programming of key process technology of gate station are completed. In this paper, this paper focuses on the process of urban natural gas station system, and introduces the working principle and hardware and software design of each part, and sets up the communication mode between field instrument and PLC, PLC and PC. Separate equipment to form an organic whole, to achieve the field and control room data transmission.

Finally, the paper debugs the data transmission of the host PLC system to the host computer, which is limited to the requirement that the experimental equipment can not meet the requirements. From the simulation results can be inferred that this distributed data acquisition system is feasible in practice.

Key Words: DCSDA PLC control Send and receive clean ball Data transmission

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题背景与研究意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 1

1.2国内外研究综述 1

1.2.1国外研究综述 1

1.2.2国内研究综述 2

1.3研究目标和内容 2

1.3.1研究目标 2

1.3.2研究内容 3

1.4本章小结 3

第2章 系统总体设计方案 4

2.1系统要求与实现的功能 4

2.2系统总体方案设计 4

2.2.1中央调度室 5

2.2.2天然气门站系统 5

2.2.3现场采集点 6

2.2.4上位组态软件的设计 6

2.3本章小结 6

第3章 城市天然气门站控制系统的硬件设计 8

3.1门站控制系统的工艺流程 8

3.1.1天然气过滤装置 9

3.1.2天然气调压装置 9

3.1.3天然气计量装置 10

3.1.4天然气加臭处理 10

3.2门站控制系统的硬件选型 11

3.2.1服务器选型 11

3.2.2路由器选型 12

3.2.3以太网交换机选型 13

3.2.4站控PLC选型 13

3.2.5现场仪器仪表选型 15

3.3硬件电路设计 17

3.3.1主电路设计 18

3.3.2控制电路设计 18

3.4本章小结 18

第4章 城市天然气门站控制系统软件设计 19

4.1清管球阀的PLC程序设计 19

4.1.1清管器的作用 19

4.1.2清管球收球程序设计 19

4.1.3清管球发球程序设计 20

4.2门站系统上位组态软件的设计 21

4.2.1实时数据报表 22

4.2.2报警与事件界面 23

4.3本章小结 23

第5章 通讯系统的设计 24

5.1 S7-1200通讯方式介绍 24

5.2现场仪器仪表与PLC数据通讯 24

5.3 PLC与上位机数据通讯 25

5.4本章小结 27

第6章 调试结果与分析 28

6.1仿真调试 28

6.2结果分析 29

6.3本章小结 29

第7章 总结与展望 30

参考文献 31

附录A 32

附录B 34

附录C 36

附录D 37

附录E 38

附录F 39

附录G 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.1.1研究背景

天然气输送工程是现代化国家整合能源分布不均，统筹协调发展的重要组成部分，也是国家综合实力在能源采集利用方面的具体体现。随着科技的发展，许多国家都已开通多条天然气长输送管道，在以城市为输送节点的门站系统中，燃气公司也大多采用计算机网络系统采集传输天然气的特性参数。但在门站送气及居民用气的数据采集上，仍然普遍采用单一的“主从站”模式，现场采集的所有数据直接送到公司管理层。现场的原始数据的不到很好的处理、公司管理层成为庞大数据的交汇点等系列问题日益严重，分布式控制系统由于能分散数据压力、中间层处理原始数据后再传到中央调度室等先天优势，便很好地应用在天然气数据采集领域。

1.1.2研究意义