【正文】 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它采用 MCGS 組態(tài)軟件來(lái)控制和管理，是一套用來(lái)構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集顯示、報(bào)警處理、 流程控制和報(bào)表輸出等多種直觀方式，向用戶提供解決實(shí)際問(wèn)題的方案。 20 (2) 整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成及工藝流程，被監(jiān)控對(duì)象的特征，主要監(jiān)控要求和技術(shù)要求等。 (3) 擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，主要包括系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)哪些功能?？刂屏鞒滩捎檬裁捶绞綄?shí)現(xiàn)，需要用什么樣的用戶窗口界面，實(shí)現(xiàn)什么樣的動(dòng)畫(huà)效果以及如何在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義數(shù)據(jù)變量等環(huán)節(jié)。同時(shí)，還要分析工程中設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及輸出通道與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，要分清哪些變量是要求與設(shè)備相連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)及用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)顯示的等。 上位機(jī) 監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)： 程序運(yùn)行時(shí)首先進(jìn)入主畫(huà)面，顯示污水處理的整個(gè)工藝流程，電機(jī)狀態(tài)畫(huà)面顯示各個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，液位報(bào)警窗口顯示各個(gè)污水池水位的高低，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)， PH 值顯示窗口顯示集水池中污水的 PH 值范圍，以便適時(shí)加入酸液或者堿液。期間如果用戶想對(duì)畫(huà)面進(jìn)行操作，包括控制和更改參數(shù)，必須有操作員或者管理員的權(quán)限。在登入狀態(tài)下，不同的用戶有不同的權(quán)限，可以對(duì)給予授權(quán)的參數(shù)進(jìn)行修改。 在中央控制室的操作人員都可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行啟、停控制。 定義數(shù)據(jù)對(duì)象 數(shù)據(jù)對(duì)象定義前需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定需要的變量。數(shù) 據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。 定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括： (1) 指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型等； (2) 確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。 本系統(tǒng)需要的變量如圖 51 所示。 21 （續(xù)圖） 22 圖 51 數(shù)據(jù)對(duì)象的定義 主畫(huà)面的設(shè)計(jì) 主畫(huà)面顯示整個(gè)污水處理廠的工藝流程。顯示畫(huà)面顯示各個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。如果想了解污水池的液位、電機(jī)的狀態(tài)等情況，可以切換到某個(gè)分畫(huà)面。點(diǎn)擊“系統(tǒng)管理”將會(huì)出現(xiàn)下拉菜單“用戶窗口 管理”、“退出系統(tǒng)”，點(diǎn)擊想要實(shí)現(xiàn)的功能。主畫(huà)面上還有“ PH 值顯示窗口”、“液位顯示”、“電機(jī)狀態(tài)窗口”、“報(bào)警數(shù)據(jù)”、“數(shù)據(jù)顯示”、“歷史數(shù)據(jù)”等菜單，點(diǎn)擊可進(jìn)入相應(yīng)畫(huà)面進(jìn)行操作。 1. 編輯畫(huà)面 首先進(jìn)入畫(huà)面編輯環(huán)境，利用“插入元件”工具從元件庫(kù)中選擇所需要的閥門(mén)、泵、電機(jī)等設(shè)備，調(diào)整大小及位置，然后保存。畫(huà)完后如圖 52 所示。 23 圖 52 工藝流程主畫(huà)面 2. 動(dòng)畫(huà)連接 (1)液位實(shí)時(shí)顯示動(dòng)畫(huà)效果的制作 插入滑動(dòng)輸入器，雙擊設(shè)置，在操作屬性中設(shè)置“對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱”為液位 1，滑塊在最左面時(shí) 對(duì)應(yīng)的值為 0，在右面時(shí)對(duì)應(yīng)的值為 10?？潭扰c標(biāo)注屬性設(shè)置如圖 53 所示。運(yùn)行時(shí)，將光標(biāo)移至液位 1 滑動(dòng)輸入的指針處，光標(biāo)變成手形，按住鼠標(biāo)想右拖動(dòng)指針，液位顯示隨之發(fā)生變化。用這種方法可以人為模擬液位變化。 圖 53 刻度與標(biāo)注屬性設(shè)置 24 (2)液位升降動(dòng)畫(huà)效果制作 1) 在水位監(jiān)控畫(huà)面中雙擊粗格柵除污池，彈出屬性設(shè)置窗口，進(jìn)入“動(dòng)畫(huà)連接”頁(yè)如圖 54 所示。 圖 54 將水罐進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接 2) 選中“折線”，右端出現(xiàn)的〉。 3)單擊〉進(jìn)入屬性設(shè)置窗口。在“大小變化”頁(yè)按圖 55 進(jìn)行屬性設(shè) 置。 圖 55 縮放連接 4)單擊“確認(rèn)”按鈕，完成粗格柵除污池的設(shè)置。 5)用同樣的方法建立細(xì)格柵池與液位 2 之間的動(dòng)畫(huà)連接。注意設(shè)置參數(shù)，表達(dá)式：液位 2；最大變化百分比對(duì)應(yīng)表達(dá)式的值： 6。 6)單擊“保存”按鈕。 25 7)進(jìn)入允許環(huán)境，拖動(dòng)液位滑動(dòng)器指針，可觀察到水罐水位的升降變化的動(dòng)畫(huà)效果。 同理。可設(shè)置其他幾個(gè)水池的升降動(dòng)畫(huà)效果。 實(shí)時(shí)報(bào)警 實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)發(fā)生參數(shù)越極情況。報(bào)警顯示是最基本的安全手段。實(shí)時(shí)報(bào)警可提示操作人員進(jìn)行及時(shí)處理，避免事故發(fā)生。歷史報(bào)警能對(duì)指定時(shí)間內(nèi)的所有參數(shù) 越限情況進(jìn)行記錄、顯示和打印，以便對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析。特別是在事故發(fā)生后，這種分析對(duì)于調(diào)查事故發(fā)生的原因很重要，本系統(tǒng)需設(shè)置報(bào)警的數(shù)據(jù)對(duì)象是液位組（包括液位 19）。 首先對(duì)組對(duì)象進(jìn)行定義，然后雙擊“用戶窗口”中的“水位監(jiān)控”窗口，進(jìn)入該畫(huà)面。選取“工具箱”中的“報(bào)警顯示”構(gòu)件。如圖 56 所示。 圖 56 報(bào)警窗口 雙擊報(bào)警窗口，彈出屬性設(shè)置窗口，如圖 57所示。 圖 57 報(bào)警窗口屬性設(shè)置 設(shè)備與變量連接 在工作臺(tái)“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”進(jìn)入，點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，點(diǎn)擊“設(shè)備管理”按鈕。在通用設(shè)備中選擇“通用串口父設(shè)備”和“三菱_FX 系列編程口”，點(diǎn)擊確認(rèn)。在設(shè)備管理中先雙擊“通用串口父設(shè)備”再雙擊“三菱 _FX 系列編程口”。使“三菱 _FX 系列編程口”成為“通用串口父設(shè)備” 26 的子目錄。雙擊“通用串口父設(shè)備”設(shè)置如圖 58 所示。 圖 58 通用串口父設(shè)備屬性編輯 程序調(diào)試運(yùn)行及安全機(jī)制 將 PLC 和組態(tài)環(huán)境進(jìn)行連接，模擬調(diào)試是否滿足控制要求。 工業(yè)過(guò)程控制中，應(yīng)該盡量避免現(xiàn)場(chǎng)人為誤操作所引去的故障或事故，因?yàn)槟承┱`操作所帶來(lái)的后果可能是致命性的。安全 機(jī)制是為防止人為誤操作建立的。避免操作的方法是對(duì)不同的操作、不同的人員規(guī)定不同的操作權(quán)限，使不具備操作權(quán)限的人員無(wú)法進(jìn)行操作，從而使操作人員各司其職，減少誤操作的發(fā)生，提高系統(tǒng)安全性。 在 MCGS 中： (1) 可以定義無(wú)限多個(gè)用戶組； (2) 每個(gè)用戶中可以包含無(wú)限多個(gè)用戶； (3) 同一個(gè)用戶可以隸屬于多個(gè)用戶組。 下面介紹安全機(jī)制的建立步驟： 選擇工具菜單中的“用戶權(quán)限管理”，打開(kāi)用戶管理器。默認(rèn)定義的用戶：負(fù)責(zé)人；默認(rèn)定義的用戶組：管理員組，如圖 59 所示。 27 圖 59 用戶權(quán)限設(shè)置 (1) 雙擊負(fù)責(zé)人，彈出“用戶屬性設(shè)置”窗口。設(shè)置用戶密碼和確認(rèn)密碼；隸屬用戶組為：管理員組。單擊“確定”按鈕，回到“用戶管理器”窗口。 (2) 單擊用戶組名列表域內(nèi)任意一個(gè)位置，進(jìn)入用戶組編輯狀態(tài)，在窗口左下放出現(xiàn)“新增用戶組”按鈕。 (3) 單擊“新增用戶組”按鈕，彈出“用戶屬性設(shè)置”對(duì)話框。進(jìn)行如下設(shè)置，用戶組名稱：操作員組；用戶組描述：成員僅能進(jìn)行一般操作；在用戶組成員組成員列表域的“負(fù)責(zé)人”前不打鉤，即負(fù)責(zé)人。 (4) 單擊“確認(rèn)”按鈕，回到“用戶管理器”窗口。此時(shí)用戶組列表多了一個(gè)操作員組。下面要為操作 員組增加一個(gè)成員。 (5) 單擊用戶名列表域任意位置，“新增用戶組”按鈕變成“新增用戶”按鈕，單擊，彈出“用戶屬性設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)。 28 結(jié)論 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它包括與之相關(guān)的生產(chǎn)工藝流程、相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自控檢測(cè)儀表的選用、控制流程的模型建立、對(duì) PLC 系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。本文詳細(xì)闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)四個(gè)月的課題設(shè)計(jì)和調(diào)試，基本上完成了對(duì) PLC 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中， 使我學(xué)到了很多知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。進(jìn)一步加深了解了PLC 在實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用。熟悉了 PLC 硬件的工作原理，完成了整個(gè)系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從硬件和軟件兩個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行， 工業(yè)污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問(wèn)題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型和 PLC 的外圍電路設(shè)計(jì)和接線處。在 PLC 的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護(hù)設(shè)備。由于輸出都是何接觸器等元件連接，接觸器的突然斷開(kāi)和閉合會(huì)形成突波對(duì) PLC 的輸出端子造成損壞 ，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，例如，續(xù)流二極管等，增加觸點(diǎn)的壽命。軟件方面主要問(wèn)題在于程序編寫(xiě)完畢后，需要首先在電腦上對(duì)程序進(jìn)行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯(cuò)誤，可利用西門(mén)子公司配套的仿真軟件。然后通過(guò)模擬硬件的方式檢查程序，主要檢查程序是否存在邏輯上的錯(cuò)誤。調(diào)試時(shí)，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。在該控制程序中，需要根據(jù)外界輸入的狀態(tài)來(lái)控制清污機(jī)、潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計(jì)反饋來(lái)的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) [1]常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020. 1. 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