【正文】 還可設(shè)置故障報(bào)警，操作加密，管理權(quán)限等，防止錯(cuò)誤操作。 本文以城市節(jié)水為背景，設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的雨水利用控制系統(tǒng)，以目前比較先進(jìn)的 S7200 可編程控制器控制技術(shù)為依托，對系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化操作，并通 過MCGS 組態(tài)監(jiān)控對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控仿真，真正達(dá)到無人化操作的目的。 工程加密 在“ MCGS 組態(tài)環(huán)境”下如果不想要其它人隨便看到您所組態(tài)的工程或防止競爭對手了解到您的工程組態(tài)細(xì)節(jié)，可以為工程加密。該函數(shù)的功能是修改用戶原來設(shè)定的操作密碼。雙擊“操作 1”菜單，彈出“菜單屬性設(shè)置”窗口。 在“系統(tǒng)管理”下拉菜單下，單擊工具條中的“新增菜單項(xiàng)” 圖標(biāo)，會(huì)產(chǎn)生“操作 0”菜單。 MCGS 系統(tǒng)按用戶組來分配操作權(quán)限的機(jī)制，使用戶能方便地建立各種多層次的安 全機(jī)制。當(dāng)通道連接完成后，就可以進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。在基本屬性中，定義最小采樣周為 lms，其他參數(shù)可以采用默認(rèn)值。 雙擊設(shè)備窗口中的圖標(biāo)，系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口。在“設(shè)備調(diào)試”中您就可看到數(shù)據(jù)變化。本構(gòu)件可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，方波，三角波，鋸齒波信號(hào)，且其幅值和周期都可以任意設(shè)置。 圖 411 雨水利用控制器參考畫面 Fig 411 Rain waters make use of a controller reference appearance 組態(tài)監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 26 組態(tài)監(jiān)控程序是由用戶腳本程序?qū)崿F(xiàn)的， 用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的 Basic 語言，但在概念和使用上更簡單直觀，力求做到使大多數(shù)普通用戶都能正確、快速地掌握和使用。 為了快速構(gòu)圖和組態(tài)， MCGS 系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動(dòng)畫構(gòu)件對象，稱為系統(tǒng)圖形對象 ， 如下圖 410 所示 。 畫面設(shè)計(jì)與編輯 在 MCGS 組態(tài)平臺(tái)上，單擊 “ 用戶窗口 ” ，在 “ 用戶窗口 ” 中單擊 “ 新建窗口 ”按鈕，則產(chǎn)生新 “ 窗口 0” ， 如圖 47所示。其中一部分為系統(tǒng)內(nèi)部建立的數(shù)據(jù)對象。 如下圖 43 所示，單擊“保存”按鈕，工程建立完畢。此項(xiàng)操作在設(shè)備窗口內(nèi)進(jìn)行。在運(yùn)行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實(shí)現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。為了對系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。 。它特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉 PLC 的結(jié)構(gòu)原理和工作過程的程序員，用它可以編寫出梯形圖 LAD 或功能塊圖 FBD 無法實(shí)現(xiàn)的程序，程序執(zhí)行速度最快 [9][10]。 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 15 圖 36 主程序控制流程圖 Fig 36 The control flow chart of the main program 雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)上面所示的流程圖，控制程序的梯形圖如下圖 37 所示。圖 32 所示為一個(gè)新建程序的指令樹，系統(tǒng)默認(rèn)初始設(shè)置如圖所示。 ，編輯器具有語法錯(cuò)誤檢查功能，并在出錯(cuò)處有標(biāo)志，焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 12 便于用戶修改錯(cuò)誤。 語句表 STL 類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，是 PLC 最基礎(chǔ)的編程語言?？梢圆捎?PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)通信電路，操作更簡便、可靠，指示更清晰 [6][7]。安裝地點(diǎn)的污染等級(jí)為 3 級(jí)； 安裝類別（過電壓）為 III類。 ③按鈕開關(guān)采用 LA36 按鈕 適用于交流 50HZ 或 60HZ、 380V及以 下的電氣線路中 2. 外部輸出器件的選擇 外部輸出即為負(fù)載，它的選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響，因此要選用安全、可靠的設(shè)備。 1. 外部輸入器件的選擇 由于外部輸入器件都采用開關(guān)量的輸入方式，因此在選型上不需要 A/D 轉(zhuǎn)換裝置。因此本文確定選用德國西門子公司生產(chǎn)的 S7— 200 系列 PLC。 PLC 控制系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。 設(shè)計(jì)一個(gè)雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括雨水罐上、中、下三種液位的不同控制，并且使用 MCGS 進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控。 采用當(dāng)代成熟先進(jìn)實(shí)用技術(shù)來控制，使之成為安全、可靠、效率高的自動(dòng)控焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 5 制系統(tǒng)。 PLC 與 PC 集成，即將計(jì)算機(jī)、 PLC 及操作人員的人 — 機(jī)接口結(jié)合在 一起，使 PLC 能利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，而計(jì)算機(jī)能和 PLC 的模塊交互存取數(shù)據(jù)。 2. 可編程序邏輯控制器的發(fā)展 PLC 是可編程序邏輯控制器 的英文名稱 Programmable Logic Controller 的簡稱，它是以繼電器控制為基礎(chǔ)，以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，專門為工業(yè)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的功能強(qiáng)大的新型控制器。 我國工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。 日本的城市雨水利用在亞洲先行一步， 1980 年日本建設(shè)省就開始推行雨水貯留滲透計(jì)劃， 1988 年成立“日本雨水貯留滲透技術(shù)協(xié)會(huì)”， 1992 年頒布“第二代城市下水總體規(guī)劃”正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規(guī)劃的組成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必須設(shè)置雨水就地下滲 設(shè)施。 北京、 上海、大連、哈爾濱、西安等許多城市相繼開展雨水收集利用研究，尤其是北京近幾年雨水集蓄利用技術(shù)發(fā)展步伐較快。焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 1 PLC 控制技術(shù)在雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 1 引言 .1 課題研究的背景 本文是雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)說明，設(shè)計(jì)一個(gè)雨水罐液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且使用 MCGS 進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控。北京市節(jié)水辦和北京建筑工程學(xué)院從 1998 年開始立項(xiàng)研究，北京市水利局和德國埃森大學(xué)的合作項(xiàng)目于 2021年啟動(dòng)，已建雨水利用工程等示范工程 10 多處； 2021 年 4 月起施行《關(guān)于加強(qiáng)建設(shè)工程用地內(nèi)雨水資源利用的暫行規(guī)定》，要求凡在本市行政區(qū)域內(nèi)，新建、改建、擴(kuò)建工程均應(yīng)進(jìn)行雨水利用工程設(shè)計(jì)和建設(shè)，雨水利用工程應(yīng)與主體建設(shè)工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。日本“降雨蓄存及滲濾技術(shù)協(xié)會(huì)”經(jīng)模擬試驗(yàn)得出：在使用合流制雨水管道系統(tǒng)地區(qū)合理配置各種入滲設(shè)施的設(shè)置密度，強(qiáng)化雨水入滲使降雨以 5mm/h 的速率入滲地下可使該地區(qū)每年排出的 BOD 總量減少 50%。目前我國工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。 早期的 PLC 主要由分立元件和小規(guī)模集成電路組成，指令系統(tǒng)簡單，一般只有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，完全能夠取代繼電器控制的功能，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，使之能夠很好地適應(yīng)惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。以 PC 機(jī)為基礎(chǔ)的控制容易編程和維護(hù)用戶的利益，開放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性，最終降低成本和提高生產(chǎn)率。 PLC 技術(shù)特別適合于工業(yè)環(huán)境， 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，性價(jià)比較高，簡單易懂，操作維護(hù)方便，能夠滿足工業(yè)的苛刻要求，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。指標(biāo)要求： ① 雨水罐液位低于下液位檢測開關(guān)（ S4=0）時(shí)，出水泵 Y2 禁止動(dòng)作； ② 雨水罐液位高于下液位檢測開關(guān)（ S4=1），而且氣 壓罐壓力低于設(shè)定值（ S1=0）時(shí)，出水泵 Y2啟動(dòng)，氣壓罐壓力增加，直到壓力高于設(shè)定值（ S1=1）時(shí)，出水泵 Y2滯后 5 秒停止； ③ 雨水罐液位低于中液位檢測開關(guān)（ S3=0）時(shí)，進(jìn)水閥 Y1 開啟，注入清水以補(bǔ)充雨水的不足； ④ 雨水罐液位高于上液位檢測開關(guān)（ S2=1）時(shí)，進(jìn)水閥 Y1 關(guān)閉，停止注入清水； ⑤ 使用 MCGS 進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控。 PLC 的選型設(shè)計(jì) PLC 電路主要有 PLC、各種傳感器、操作開關(guān)和低壓交流接觸器等組成。 PLC 的硬件配置設(shè)計(jì) 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 7 由于 S7— 200 系列 PLC 在一個(gè)基板上最多設(shè)置 8 個(gè)單元模塊，而 PLC 電路共需要 6 個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)、 2 個(gè)開關(guān)量輸出，為了考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)展，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上 20％～ 30％的備用 ［ 3］ ，因此可以選用 CPU222 型主 機(jī)單元，不需要擴(kuò)展單元模塊，就可以滿足要求。 ①氣壓罐壓力傳感器選用 BEP2 型壓力變送器。 ①電磁閥選用 ZQDF25A 型。 元件明細(xì)表如表 24。 采用 PLC 技術(shù)改造的雨水利用自動(dòng)控制系統(tǒng)完全符合雨水利用的控制特點(diǎn)，能夠滿足雨水罐中液位和氣壓罐中壓力的要求，可以把雨水利用自動(dòng)的控制技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平。它特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉 PLC 的結(jié)構(gòu)原理和工作過程的程序員，用它可以編寫出梯形圖LAD 或功能塊圖 FBD無法實(shí)現(xiàn)的程序，程序執(zhí)行速度最快。 。用戶可以確定 PCL 的 CPU型號(hào)、更改項(xiàng)目文件名、添加子程序和中斷程序，以及編輯程序等。 氣壓罐壓力是否為設(shè)定值？ 、 雨水罐中是否達(dá)到下液位？ 啟動(dòng)水泵 雨水罐中是否達(dá)到中液位？ 氣壓罐壓力是否為設(shè)定值？ 開啟進(jìn)水閥 雨水罐中是否達(dá)到上液位？ 關(guān)閉進(jìn)水閥 程序結(jié)束 開始 關(guān)閉水泵 計(jì)時(shí) 5s ? 焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 16 圖 37 控制程序梯形圖 Fig 37 control procedure trapezoid diagrams PLC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力 。 功能塊圖 FBD 類似于數(shù)字電子電路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一 定的控制邏輯組合起來。分析工程項(xiàng)目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄焦作大學(xué)機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 18 清系統(tǒng)的控制流程和 監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動(dòng)畫顯示方式，分析工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動(dòng)畫顯示的。編制菜單分兩步進(jìn)行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級(jí)菜單命令進(jìn)行功能組態(tài)。MCGS 還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為“腳本程序”功能構(gòu)件），使用簡