【正文】 復(fù)調(diào)用。 系統(tǒng)監(jiān)控畫面采用層次型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各子系統(tǒng)之間很容易切換，直觀反映現(xiàn)場工況，且便于操作人員使用，簡潔、直觀、功能完善是它的最大特點(diǎn)。 使用 MCGS 組態(tài)軟件開發(fā)，該軟件有以下特點(diǎn)： (1)在 Microsoft Windows 98/NT/2021 平臺(tái)上運(yùn)行，軟件性能優(yōu)異，運(yùn)行穩(wěn)定。由于 MODOBUS 是基于串行通信 232 的一個(gè)協(xié)議，滿足不了現(xiàn)場快速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換，所以考慮后二種的通信方式。 (2)對(duì)系統(tǒng)中影響全局的關(guān)鍵設(shè)備，如數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，上位機(jī)接口和電源等，采用雙重化冗余技術(shù)。 通訊 簡單 上位機(jī)與下位機(jī)通訊 采用智能模塊的方式 ， 通訊 簡單，只需對(duì) 設(shè)備 如莫迪康ModPlus做相應(yīng)的設(shè)置即可 。在價(jià)格方面，目前在國外，控制回路生產(chǎn)過程采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的投資，己經(jīng)與采用模擬儀表相當(dāng)。 采集點(diǎn)數(shù) 監(jiān)控系統(tǒng)中，我們所需監(jiān)控的數(shù)據(jù)包括以下 四 類，離散量輸入（ DI），包括開關(guān)的位置狀態(tài)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)狀態(tài)，故障狀態(tài)等；離散量輸出（ DO），如開關(guān)的分、合閘控制；模擬量輸入 （ AI） ， 如水箱水位、溫度 等測量值 。90KW,280KW 的電動(dòng)機(jī)，變頻器選用 ATV38 系列節(jié)能型變頻器 ,其功率范圍為 :～ 315KW。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（ supervisory control and data acquisition， SCADA）的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。下面是組態(tài)軟件主要解決的問題。 自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設(shè)計(jì)的表格，再利用圖形功能把被控對(duì)象（如反應(yīng)罐、溫度計(jì)、趨勢曲線、報(bào)表等）形象的畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對(duì)象的屬性與 I/O 設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是瞄準(zhǔn)高檔 PC 機(jī)和高檔主流操作系統(tǒng)，充分利用高檔 PC機(jī)的低價(jià)格、高性能來為工業(yè)應(yīng)用級(jí)的用戶提供安全、快速而可靠的服務(wù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各部分及各功能物件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，也是各部分獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完 成自己的差錯(cuò)控制。 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) : 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 44 MCGS 工程的五大部分 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口 、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 (5)運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。后一部分則設(shè)置 圖形的動(dòng)畫屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫圖形的驅(qū)動(dòng)源。本設(shè)計(jì)通過設(shè)置密碼來進(jìn)行保護(hù)。 此外，在畫面中顯示的時(shí)間及自動(dòng)運(yùn)行 功能等也是通過腳本程序來實(shí)現(xiàn)的。 對(duì)于操作權(quán)限可以根據(jù)工程的具體情況由用戶 自己定義。 自動(dòng)操作方式：由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成必要的操作過程。 冷水池水位超過上下限時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) （相應(yīng)指示燈閃爍 ） 。若水泵 出現(xiàn) 過載 則 該泵 故障指示燈顯示為黃色，并且系統(tǒng) 自動(dòng) 停止過載泵（停止 指示燈 顯示紅色），切換到備用泵 （備用泵運(yùn) 行指示燈顯示綠色）。 (2)封面窗口 (3)水循環(huán) (4)數(shù)據(jù)顯示 (5)報(bào)警顯示 (6)實(shí)時(shí)曲線 (7)歷史曲線 菜單是用來在工程運(yùn)行情況下，切換不同窗口和執(zhí)行各種功能的命令，無論工程中切換到哪一個(gè)窗口，菜單都顯示在窗口的頂 端，這樣大大方便了用戶的操作。 登錄： 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境時(shí)出現(xiàn)以下對(duì)話框 MCGS 組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機(jī)制，用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按扭和退出系統(tǒng)的操作權(quán)限，只允許有操作權(quán)限的人員才能進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境并對(duì)某些功能進(jìn)行操作。下面是對(duì)用戶窗口的組態(tài)。 (8)連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量 的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱 、封面窗口名稱和啟動(dòng)窗口名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定動(dòng)畫刷新的周期。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備、注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的變量。用戶不必因?yàn)橥獠吭O(shè)備的局部改動(dòng)從而影響整個(gè)系統(tǒng)。 VB、 VC 都充分支持 OLE 技術(shù)，用戶畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 43 可以在自己編織的軟件中，通過 OLE 自動(dòng)化調(diào)用來控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫的讀寫操作、運(yùn)行策略、用戶窗口及設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)可利用這些工具來開發(fā)擴(kuò)充構(gòu)件。 組態(tài)軟件 MCGS 全 中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件 (以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS).MCGS 工控組態(tài)軟件是一套 32 位工控組態(tài)軟件 ,可穩(wěn)定運(yùn)行于WINDOWS95/98/NT 操作系統(tǒng) ,集動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、數(shù)據(jù)與曲線諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。 各類報(bào)表的生成和打印輸出。 組態(tài)軟件的特點(diǎn) 組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。我們選用 SCHNIDER公司的 ATS 46系列軟啟動(dòng)器。 10V 0～ 5V, 177。 操作系統(tǒng)： Windows98/NT/2021 應(yīng)用軟件： 全中文 工控組態(tài)軟件 MCGS 下位機(jī) 系統(tǒng)中的 十 七個(gè) 水 泵 PLC 控制系統(tǒng)均由 施耐德 公司提供的基本模塊化控制器組成，它包括機(jī)架、電源、處理器 (CPU)、各種輸入 /輸出 (I/O)模塊和一個(gè)編程用的操作員接口設(shè)備。 安裝調(diào)試簡單 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各單元都安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)框內(nèi)，模件之間采用多芯電纜、標(biāo) 準(zhǔn)化接插件相連，與過程連接時(shí)采用規(guī)格化端子板，到中控室操作站只需敷設(shè)同 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 軸電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，所以布線量大大減少，安裝工作量僅為常規(guī)儀表的 1/2到 1/3。 控制功能完善 本設(shè)計(jì)通過 PID控制器 可以執(zhí)行 PID控 制運(yùn)算，可以進(jìn)行連續(xù)的反饋控制，邏輯控制等適應(yīng)能力強(qiáng)。 本系統(tǒng)選擇后一種。 (3)它 充分利用了 Windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，必以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性。通過這些組態(tài)功能可 以控制系統(tǒng) (包括硬件和軟件 )控制方案的構(gòu)成，不同人員介入系統(tǒng)的權(quán)限及運(yùn)行人員工作站提供的功能等。 (4)具有離線仿真功能 。當(dāng) 系統(tǒng)出現(xiàn)故障發(fā)出緊急停機(jī) 信號(hào)時(shí)， PLC 立即實(shí)施全系統(tǒng)緊急停機(jī)。 軟件 及網(wǎng)絡(luò)通訊 設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件 PLC 程序的錄入可采用編程器完成 ,但這種方 式給稍大一些的程序調(diào)試帶來了困難。 QUANTUM系列 PLC兼容： MODICON 98 58系列， SQUARE D SYMAX系列。此時(shí)，系統(tǒng)是通過下位機(jī)即 PLC進(jìn)行單獨(dú)工作的 ， 并且系統(tǒng)的工作狀態(tài)是自動(dòng)工作狀態(tài) 。因此我們選用方案二作為本設(shè)計(jì)的基本方案。 泵站 SCADA 主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，有利于將來系統(tǒng)的升級(jí)。 設(shè)計(jì)思想 (1)采用分級(jí)、分布式結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)中央控制室和泵站現(xiàn)場監(jiān)控站兩級(jí)，由中 心 控室統(tǒng)一管理。采用熱備用方式 ，三臺(tái)工頻泵采用兩用一備方式運(yùn)行，變頻泵采用兩用一 備或一用一備的方式運(yùn)行，并在無故障時(shí)工作泵 運(yùn)行一定時(shí)間后自動(dòng)切換 到備用泵，以便使所有的泵交替運(yùn)行，保證水泵的壽命。其特殊之處在于所有水泵的調(diào)節(jié)量比值是不變的，目的是保持由水溫控制環(huán)提供的冷熱水流量比不變。 (4)要求 AI36 點(diǎn)， AO14 點(diǎn)， DI180 點(diǎn)， DO100 點(diǎn)， ACC 循環(huán)水高位水箱水位和壓力恒定，側(cè)噴泵組水流量保持為 300 立方米 /小時(shí)。軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制組態(tài)軟件等組成。 (2)監(jiān)視和監(jiān)測水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 。 包括知識(shí)庫系統(tǒng) (KBS)和專家系統(tǒng) (ES)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的各級(jí)實(shí)現(xiàn)，推出以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備。它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信 號(hào)處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)等相互發(fā)展?jié)B透而產(chǎn) 生的，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，也不同于集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是吸 收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在它們的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門系統(tǒng)工程技術(shù)，具有很強(qiáng)的生 命力和顯著的優(yōu)越性。 集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：集中型計(jì)算機(jī)控制把幾十個(gè)甚至幾百個(gè)控制回路以 及上千個(gè)過程變量的顯示、操作和控制集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上來實(shí)現(xiàn)。 集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了直接數(shù)字控制 (DDC)、集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和分層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)過程的復(fù)雜化暴露了這些常規(guī)儀表的通信和人機(jī)聯(lián)系能力差，控制性能簡單，難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制規(guī)律，系統(tǒng)構(gòu)成不靈活及缺乏實(shí)時(shí)判斷能力等缺點(diǎn)。由于可靠性高，不少泵站己實(shí)現(xiàn)“少人值守，無人值守，如新川河口裝有6臺(tái) 貫流 式軸流泵，該站的主機(jī)以及輔機(jī)均由中央控制室遠(yuǎn)距離操作。 (3)控制可靠性不高。 我國水利系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用由于多種原因尚處于起步階段。特別是微機(jī)己經(jīng)滲透到人們生活生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，小至家用電器的控制，大到人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，到處可以看到計(jì)算機(jī)在發(fā)揮作用。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問題。大多數(shù)泵站采用繼電器邏輯控制、獨(dú)立的檢測裝置或儀表，這樣運(yùn)行方式落后，存在的問題主要有 ： (1)信息處理能力差，軟件開發(fā)跟不上，許多應(yīng)有的功能不能實(shí)現(xiàn)。 國外不少泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展比較成熟，泵站自動(dòng)化水平比較高。 在計(jì)算機(jī)被應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制之前，過程控制經(jīng)歷了基地式調(diào)節(jié)器、單元組合儀表、組件組裝式儀表三 個(gè)發(fā)展階段，其控制功能不斷提高。到了 50年代后期，由于在計(jì)算機(jī)上提供了與過程裝置之間的接口，人們開始試驗(yàn)用直接連接的方法使計(jì)算機(jī)與變送器和執(zhí)行器之間的信號(hào)雙向傳遞都不用人工干涉，但這時(shí)傳遞的信號(hào)都是模擬電量信號(hào)，計(jì)算機(jī)不可能與現(xiàn)場裝置離得太遠(yuǎn)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)所控制和管理的過程裝置量很少，多數(shù)情況下的應(yīng)用為單回路控制。 PID控制在過程控制中已廣泛應(yīng)用，在石油和石油化工中大多數(shù)控制回路采用 PID控制就能工作得很好。 2)70 年代中期至 80年代后期的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)） 1975年美國 Honeywell公司推出的 TDC2021集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) (亦稱分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng) )標(biāo)志著計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正式走向集散化。提高數(shù)據(jù)高速公路的吞吐能力，發(fā)展寬帶的光纖傳輸介質(zhì)。 本課題集自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體。系統(tǒng)的具體功能根據(jù)具體要求由用戶設(shè)定，這種設(shè)定包括硬件和軟件兩個(gè)方面。 循環(huán)水系統(tǒng)示意圖如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 設(shè)計(jì)要求 (1)水泵起停控制要求具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種功能。冷卻和提升泵組是將熱水送入冷水池，前者直接送入， 后者通過冷卻塔送入。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 (1)模塊化。 PLC 留有 10%15%的裕量，以方便以后進(jìn)行擴(kuò)展。 (3)故障診斷實(shí)時(shí)性 在一個(gè)控制周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各種 I/O 模板的自診斷，發(fā)現(xiàn)故障立即進(jìn)行切換和報(bào)警。另設(shè)圖形化監(jiān)控終端一套構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)，通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通訊，諧調(diào)并控制各采樣單元之間控制信號(hào)；實(shí)現(xiàn)對(duì) 現(xiàn)場 設(shè)備、 運(yùn)行 狀況的監(jiān)控。遠(yuǎn)程 HMI位于 ACC控制室，所有畫面都與本地 HMI相同， ACC操作人員可以通過遠(yuǎn)程 HMI了解水 處理系統(tǒng)的工作狀況。 該 PLC的特點(diǎn)是： (1)性能可靠、穩(wěn)定 ， 適應(yīng)于室外、 泵站 等惡劣環(huán)境下的自動(dòng)化控制 。 該 水處理系統(tǒng) 是集監(jiān)督、測量、控制、保護(hù)、信號(hào)、管理等于一體的計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。當(dāng)水泵就地操作箱上的選擇開關(guān)選擇就地時(shí)，水泵處于手動(dòng)狀態(tài)，選擇集中時(shí)，水泵處于自動(dòng)狀態(tài)，不論處于何種狀態(tài)下 ， PLC 均按照控制流程，對(duì)水泵起 、 停過程進(jìn)行控制。這些 DFB 可以被寫入梯形圖、功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本或指令表中。采用層次型結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 便于操作人員完成多個(gè)子系統(tǒng)的準(zhǔn)確切換，避免由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁瑣造成的誤操作。畫面簡潔美觀，操作方法簡單。在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)交換的快速性、準(zhǔn)確性上 后 兩 種 性能差不多。 (3)控制單元就地安裝并進(jìn)行控制，只把必要的信息通過通信系統(tǒng)提供給系統(tǒng)共享，使電纜大大地減少，從而減少了傳輸線路引入的干擾信號(hào)。 避免了復(fù)雜繁瑣的 通訊程序設(shè)計(jì) ，減少了設(shè)計(jì)時(shí)間，并且 還 提高了運(yùn)行的可靠性。規(guī)模越大，平均每個(gè)回路的投資費(fèi)用越低。模擬量輸出（ AO） 。三相電源電壓 :380V～ 460V,50HZ/60HZ。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)， HMI（ human machine interface）或 MMI（ man machine interface） 是起主要內(nèi)涵，即主要堅(jiān)決人機(jī)圖形界面問題。 如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，與被控對(duì)象相連的 I/O 設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會(huì)直接帶動(dòng)被控對(duì)象的屬性變化。 MCGS充分利用了分布式計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的技術(shù)來使 分散在不同地方的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。 (2)MCGS 組態(tài)軟件是設(shè)備無關(guān)的，在 MCGS