【正文】 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 VI 上述系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用典型的三級(jí)監(jiān)控方式。上位機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ IPC）作為主要的人機(jī)界面（ HMI），為生產(chǎn)控制級(jí)，完成對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控、生產(chǎn)操作管理等，主要面向操作人員；下位機(jī)由可編程計(jì)算機(jī)控制器（ PCC）構(gòu)成，為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)，完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集及過(guò)程控制等，面向生產(chǎn)過(guò)程；通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入企業(yè) MIS 系統(tǒng)，為企業(yè)管理級(jí)，主要面向企業(yè)生產(chǎn)管理和信息處理人員。 該輔助監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下： （ 1）在生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、液位等模 擬量參數(shù)。需要通過(guò) PCC對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。 （ 2）輔助系統(tǒng)無(wú)人值守的自動(dòng)化控制，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)空氣壓縮、儲(chǔ)存、輸送和工業(yè)、消防水處理過(guò)程的全自動(dòng)控制，進(jìn)行故障診斷，并在監(jiān)控畫(huà)面上顯示各工況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。 （ 3）對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可 采用操作器控制，確保系統(tǒng)壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使各參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和聯(lián)鎖啟停切換控制。 （ 4）對(duì)電動(dòng)機(jī)等重要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行溫度、電流及振動(dòng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。 （ 5）控制系統(tǒng)具備雙路電源切換功能，當(dāng)一路電源故障時(shí)能可靠的自動(dòng)切換到另一路，以保證任何一路電源的故障均不會(huì)導(dǎo) 致系統(tǒng)的任一部分失電。 （ 6）自控系統(tǒng)通過(guò)控制器的冗余設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。 （ 7）將控制與視頻信號(hào)通 過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸，進(jìn)行中央控制室集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)站房現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人值守 。 2. 控制系統(tǒng)選型及特點(diǎn) 為了實(shí)現(xiàn)上面提到的空壓機(jī)房、工業(yè)水泵及消防泵房無(wú)人值守的設(shè)計(jì)要求，我們選用貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司 Bamp。R 2020 可編程計(jì)算機(jī)控制器（ PCC）和研華公司 ADVANTECH IPC610 工控機(jī)（ IPC）構(gòu)成的自控系統(tǒng)，再配以先進(jìn)的 Bamp。R 自動(dòng)化軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述各輔助控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 當(dāng)前可編程計(jì)算機(jī)控 制器（ PCC）是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，已成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心，它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、不間斷運(yùn)行，且編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并配有各類(lèi)通訊接口與模塊處理，可方便各級(jí)連接 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 VII Bamp。R 新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器（ PCC）綜合了 PLC 和工業(yè)計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和功能。它采用 Bamp。R的 Automation Studio 集成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)，能夠使用高級(jí)語(yǔ)言、指令表、梯形圖 以及其它功能塊編程，并且具備面向控制的標(biāo)準(zhǔn)功能和獨(dú)特方便的模塊結(jié)構(gòu)，適合密集安裝，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。獨(dú)特的掉電保持功能以及可熱插拔的模塊特性，為系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。 3 控制系統(tǒng)構(gòu)成 ； 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 3 所示。 圖 3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 控制系統(tǒng)硬件配置 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)所選用的主要硬件設(shè)備包括以下： （ 1）工業(yè)計(jì)算機(jī)（ IPC） ADVANTECH IPC610， Pentium Ⅳ 處理器， 1Gb 內(nèi)存， 160Gb 硬盤(pán)； 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 VIII （ 2）中央處理單元 (CPU) CP 260， CPU 模塊 2 塊； IF 260， CPU 模塊 2 塊； （ 3） I/O 模塊 (SM) DI 475，數(shù)字量輸入模塊 2 塊； DI 476，數(shù)字量輸入模塊 8 塊； DO 479，數(shù)字量輸出模塊 10 塊； AI 775，模 擬量輸入模塊 2 塊； AT 350，模擬量輸入模塊 4 塊； AO 775，模擬量輸出模塊 2 塊； （ 4）電源模塊 (PS) PS 465，電源模塊 4 塊。 該系統(tǒng)中 Bamp。R 2020 系列 PCC 的硬件配置如圖 4 所示。 圖 4 PCC 的硬件配置 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā) 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 IX Bamp。R 的 Automation Studio 是一款集成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用來(lái)對(duì) Bamp。R 全系列控制器及遠(yuǎn)程 I/O、通信網(wǎng)絡(luò)、 IPC、 HMI 觸摸屏和伺服控制器進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)，能很好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面（ HMI）和監(jiān)控管理系統(tǒng)，真實(shí)地將工廠控制軟件集成到自動(dòng)化過(guò)程中。 HMI 人機(jī)界面系統(tǒng)作為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)重要組成部分，用于控制系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)的設(shè)定、顯示、故障報(bào)警，以及相應(yīng)操作和設(shè)備的在線(xiàn)調(diào)試及維護(hù)，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。壓縮空氣、工業(yè)及消防水 HMI 系統(tǒng)信息以友好方式與用戶(hù)交互。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)接收過(guò)程計(jì)算機(jī)和操作人員通過(guò) HMI 輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后 再將過(guò)程數(shù)據(jù)信息、機(jī)組狀態(tài)信息和各種測(cè)量值以符號(hào)、數(shù)值、曲線(xiàn)、圖表及歷史記錄的形式在 HMI 畫(huà)面上顯示。最終實(shí)現(xiàn)在 HMI 操作站上以最少的設(shè)備數(shù)量提供最大可能的信息，幫助操作人員和設(shè)備維護(hù)人員快速準(zhǔn)確的了解系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及其相關(guān)信息的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 在上位機(jī)上用 Bamp。R Automation Studio 軟件設(shè)計(jì)了多幅人機(jī)界面畫(huà)面，如圖 5 所示。主要包括以下幾個(gè)方面： （ 1）工藝流程圖：在畫(huà)面中通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)壓縮空氣、工業(yè)及消防水現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的全過(guò)程，并且在設(shè)備本體上實(shí)時(shí)顯示各路氣、水的壓力與溫度，以便于操作者 能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握設(shè)備本體內(nèi)情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。 （ 2）手操器的操作與對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的監(jiān)控：手操器有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，在設(shè)備安裝調(diào)試階段一般用手動(dòng)操作方式，進(jìn)入正常運(yùn)作時(shí)常用自動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)程序由 PID 閉環(huán)控制回路完成。 （ 3）報(bào)警記錄：對(duì)于如罐內(nèi)壓力、入口溫度、水箱液位等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)立即閃爍，同時(shí)通過(guò)報(bào)警一覽表對(duì)話(huà)框可以檢查報(bào)警超出范圍以及錯(cuò)誤出處，并對(duì)此 采取相應(yīng)措施。 （ 4）實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)：在此畫(huà)面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢(shì)，操作員還可以檢查過(guò)去的過(guò)程數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)對(duì)過(guò)去歷史趨勢(shì)的比較進(jìn)而可以對(duì)變量未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步的預(yù)測(cè)。另外，還具有生成報(bào)警或變量記錄數(shù)據(jù)運(yùn)行報(bào)表的功能。 （ 5）攝像監(jiān)控：通過(guò)攝像及圖像采集設(shè)備對(duì)圖像的處理，使操作人員通過(guò)視頻窗口實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 X 圖 5 系統(tǒng)主要監(jiān)控畫(huà)面 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信 工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)已成為工控界最為流行的局域網(wǎng)技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于工廠控制級(jí)通信，它可以實(shí)現(xiàn)控制器與控制器之間、控制器與上位機(jī)之間的通信。在本系統(tǒng)中由于各站房與中央集中控制室距離較遠(yuǎn)，我們采用了以光纖為主要通訊介質(zhì)、以 TCP/IP 為數(shù)據(jù)通信協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，為大量的控制與視頻信號(hào)傳輸提供穩(wěn)定可靠的保障。同時(shí)，我們預(yù)留了與企業(yè) MIS 系統(tǒng)通信的接口，為相關(guān)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理與利用奠定了基礎(chǔ)。 4 系統(tǒng)功能 控制中心數(shù)據(jù)采集功能 上位機(jī)將可編程控制器中傳出的數(shù)據(jù)信息直接采集，通過(guò)軟件功能將信號(hào)以文字、圖像、報(bào)表等方式形成人機(jī)界面，操作人員通過(guò)此界面進(jìn)行監(jiān)控操作。 控制中心控制信號(hào)發(fā)送功能 控制信號(hào)由上位機(jī)經(jīng)通訊接口送入控制器，由控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)各控制指令，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種操作。 監(jiān)控中心控制及集中管理功能 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 XI 在上位機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面上點(diǎn)擊相關(guān)控制設(shè)備均可對(duì)其進(jìn)行控制，對(duì)相關(guān)參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警和歷史記錄并形成報(bào)表。通過(guò)攝像監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備及管 路的跑冒滴漏現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)站房?jī)?nèi)無(wú)人值守、站房外集中管理的目標(biāo)與要求。 系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制功能 主要包括儲(chǔ)氣罐壓力控制、工業(yè)水泵控制、消防水泵控制、補(bǔ)水控制、水箱液位及疏水變頻控制功能。通過(guò)以上控制功能的實(shí)現(xiàn)，最終完成對(duì)各系統(tǒng)的順序、調(diào)節(jié)控制。 系統(tǒng)聯(lián)鎖控制功能 連鎖控制是輔控系統(tǒng)的核心。特以空壓機(jī)連鎖做詳細(xì)說(shuō)明：空氣壓縮系統(tǒng)共有 5 臺(tái)空壓設(shè)備，分為 A 段與 B 段，正常運(yùn)行時(shí)各段均有一臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行，在允許壓力范圍內(nèi)，設(shè)備將采用大循環(huán)啟停方式，即根據(jù)先啟先停的方式由程序控制循環(huán)運(yùn)行，循環(huán)時(shí)先啟動(dòng)停 機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的空壓機(jī)，加載后，再將需要停機(jī)的空壓機(jī)按步驟停機(jī)；當(dāng)母管壓力低于 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)空壓機(jī)，加載 30 秒后若壓力仍低于允許范圍，則再啟動(dòng)一臺(tái)儀用空壓機(jī)，直至滿(mǎn)足壓力條件；當(dāng)母管壓力低于 時(shí)關(guān)閉除油器出口電動(dòng)門(mén)；當(dāng) A 段或 B 段有兩臺(tái)以上空壓機(jī)運(yùn)行且母管壓力高于 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)設(shè)備停機(jī)，直至滿(mǎn)足壓力條件或每段僅剩一臺(tái)運(yùn)行。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 XII 結(jié)束語(yǔ) 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛 ,地位也越來(lái)越重要 ,設(shè)備使用和管理以人為本的原則也說(shuō)明 ,作為工程施工中工程機(jī)械的使用、維修的管理人員 ,應(yīng)盡快了解和掌握這門(mén)技術(shù) ,更好地融入科技含量越來(lái)越濃厚的現(xiàn)代工程施工中。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 XIII 致 謝 通過(guò)此次長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)， 讓我的大學(xué)生活畫(huà)上了圓滿(mǎn)的句號(hào)，讓我在大學(xué)即將結(jié)束的時(shí)候也充滿(mǎn)了激情和挑戰(zhàn)！在寫(xiě)論文的幾個(gè)月里，我深刻明白了一個(gè)道理：永遠(yuǎn)不要認(rèn)為離開(kāi)學(xué)校了就不用學(xué)習(xí)，離開(kāi)學(xué)校才正是你另一個(gè)學(xué)習(xí)階段的開(kāi)始！在論文期間，許多問(wèn)題和不足都體現(xiàn)在自己面前 ，很多東西都讓我手足無(wú)措。這個(gè)時(shí)候，宋晶老 師總會(huì)在抽出時(shí)間替我找出問(wèn)題，并教我解決問(wèn)題的方法，幫我理清頭緒，在此特別感謝她在我論文期間的幫助！還有要感謝的是圍繞在我身邊的同學(xué)們，他們總是在我迷茫的時(shí)候開(kāi)導(dǎo)我，鼓勵(lì)我繼續(xù)，讓我在迷途中找到前進(jìn)的方向，讓我看到以前我不曾留意的問(wèn)題！ 大學(xué)生活即將結(jié)束，通過(guò)這次論文寫(xiě)作，讓我把在大學(xué)學(xué)習(xí)的知識(shí)跟實(shí)踐有了一定新的認(rèn)識(shí)跟理解，讓我明白了如何讓我所學(xué)的知識(shí)在我的手中發(fā)揮最大的價(jià)值！在我以后的人生道路上，我相信我會(huì)越走越遠(yuǎn)，路越走越開(kāi)闊！ 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文 XIV 參考文獻(xiàn) 1． 童詩(shī)白，華成英 . 《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》北京： 高等教育出版社 ， 2020 2． 崔俊凱 .《計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)》北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 3． 于先濤，基于 PLC 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**人；舉辦非中共黨員干部培訓(xùn)班 *期，培訓(xùn) **人；舉辦理論骨干培訓(xùn)班 *期，培訓(xùn) **人；舉辦婦女干部培訓(xùn)班 *期，培訓(xùn) **人；舉辦基層團(tuán)干培訓(xùn)班 *期，培訓(xùn) **人；舉辦農(nóng)村黨支部書(shū)記、村主任培訓(xùn)班各 *期，培訓(xùn) **人，達(dá)到了每年培訓(xùn)在職干部五分之一的要求，超額完成了培訓(xùn)任務(wù)。 另外，上派了 *名縣級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部、 **名科級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部、 *名中級(jí)以上職稱(chēng)的專(zhuān) 業(yè)技術(shù)人員參加盛市委黨校的培訓(xùn)，有 **名縣級(jí)領(lǐng)導(dǎo)參加了