基于PLC控制的高温高压试验站计算机监控系统设计

论文摘要

HTHP测井仪器作为石油天然气勘探行业重要的井下工具,其安全性在高温高压深井环境中显得尤为重要。某高温高压试验站通过模拟井下高温高压环境,对HTHP测井仪器进行安全性测试。本课题设计的监控系统结合试验站要求,对ATHP/HTHP试验过程进行实时监视和控制,改变了试验站人工控制和自动化水平低的现状。首先,结合高温高压试验站对于监控系统的要求,分析出计算机监控系统应具有画面显示、实时通讯、数据存储和报警提示等功能。确定了集中控制系统的控制方式,采用PLC与IPC相结合的控制方案,完成了监控系统的总体设计。接着,根据PLC的硬件选型原则和监控系统的控制要求,采用西门子公司的S7-200系列PLC CPU226 CN作为核心控制器,确定了硬件配置。绘制了PLC的硬件接线图,完成CPU模块和扩展模块的电气设计,选择研华工控机作为控制系统的上位机,完成上位机和PLC的硬件连接。然后,使用西门子编程软件STEP 7-Mirco/WIN,根据试验站工艺流程,以梯形图为编程语言,设计了PLC控制程序,可完成对试验过程的手动控制和自动控制。利用组态王KingView软件设计了监控系统的人机交互界面,可完成实验过程的实时监控、数据显示、数据存储、报表和趋势曲线打印等功能。最后通过现场安装和调试,系统的控制和数据采集程序达到了试验站要求,已用于某高温高压试验站,运行稳定达到了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 PLC的发展状况
• 1.2.1 PLC的产生
• 1.2.2 PLC的发展和趋势
• 1.3 论文的主要内容及任务安排
• 2 监控系统方案设计及相关技术
• 2.1 PLC简介
• 2.1.1 PLC的基本概念
• 2.1.2 PLC的分类
• 2.1.3 PLC的特点
• 2.1.4 PLC的应用领域
• 2.2 工控机简介
• 2.3 组态软件简介
• 2.3.1 组态软件的基本概念
• 2.3.2 组态软件的特点
• 2.3.3 常见的组态软件介绍
• 2.4 监控系统设计分析
• 2.4.1 监控系统功能要求
• 2.4.2 监控系统主要技术指标
• 2.5 监控系统总体设计方案
• 2.5.1 PLC控制方案
• 2.5.2 控制系统结构设计
• 2.6 本章小结
• 3 监控系统的硬件设计
• 3.1 PLC控制系统的设计原则
• 3.2 PLC硬件配置
• 3.2.1 选型原则
• 3.2.2 PLC的选型
• 3.2.3 配置模块简介
• 3.3 PLC电气设计
• 3.3.1 CPU模块电气设计
• 3.3.2 模拟量模块电气设计
• 3.3.3 扩展模块与CPU的连接
• 3.4 工控机的选择
• 3.5 PLC与工控机的连接
• 3.6 本章小结
• 4 PLC程序设计
• 4.1 编程软件及语言介绍
• 4.2 监控系统PLC程序设计要求
• 4.3 PLC内部地址分配
• 4.4 控制流程图设计
• 4.5 模拟量的采集和处理
• 4.5.1 模拟量的采集
• 4.5.2 模拟量的处理
• 4.6 本章小结
• 5 上位机监控程序设计
• 5.1 组态王介绍
• 5.2 组态王与PLC的通讯
• 5.2.1 组态王的通讯机制
• 5.2.2 组态王与PLC的通讯连接
• 5.3 建立数据库
• 5.4 监控主界面设计
• 5.4.1 监控主界面介绍
• 5.4.2 动画连接
• 5.5 趋势曲线界面设计
• 5.5.1 实时趋势曲线界面
• 5.5.2 历史趋势曲线界面
• 5.6 报警界面设计
• 5.7 参数设定界面设计
• 5.8 报表界面设计
• 5.8.1 实时数据报表界面
• 5.8.2 历史数据报表界面
• 5.9 本章小结
• 6 监控系统现场调试
• 6.1 现场调试
• 6.2 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二 攻读硕士学位期间发表的论文