【正文】 和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。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、實時數(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。l 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。l 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。l 用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中的人機(jī)交互界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。l 實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。l 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序，選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 系統(tǒng)組態(tài)界面設(shè)計 1）單擊“工具”菜單，選中“對象元件庫管理”或單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，工具箱中的“插入元件”，則會彈出“對象元件庫管理”。從中可以插入各種所需元件，繪制出污水處理系統(tǒng)。流動的水是由MCGS動畫工具箱中的“流動塊”構(gòu)件制作成的。選中工具箱內(nèi)的“流動塊”動畫構(gòu)件。移動鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，（鼠標(biāo)的光標(biāo)變?yōu)槭中螤睿c擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動塊。再拖動鼠標(biāo)（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動塊。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。當(dāng)用戶想修改流動塊時，先選中流動塊（流動塊周圍出現(xiàn)選中標(biāo)志：白色小方塊），鼠標(biāo)指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動鼠標(biāo)，就可調(diào)整流動塊的形狀。污水處理系統(tǒng)運(yùn)行界面如下圖41所示。圖41 污水處理系統(tǒng)組態(tài)運(yùn)行界面如上圖所示，污水由進(jìn)水系統(tǒng)中的進(jìn)水管道和潛水泵通過粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體。在除砂系統(tǒng)中細(xì)格柵和清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除，并由分離機(jī)對沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整PH值。同時在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進(jìn)行檢測，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地分解污水中的有害成分。污泥回流泵根據(jù)污泥回流泵房內(nèi)由液位傳感器檢測到液位，進(jìn)行運(yùn)行或停止，將剩余的污泥及使用過的污泥進(jìn)行處理。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。2）在整個污水處理控制系統(tǒng)，最主要的就是對曝氣池中溶解氧的控制。所以在這個組態(tài)中還設(shè)計一個數(shù)據(jù)顯示窗口，用來顯示溶解氧濃度，包括實時數(shù)據(jù)顯示和實時曲線顯示。這樣更能清楚地監(jiān)測實時的溶解氧濃度。在MCGS組態(tài)軟件中實現(xiàn)實時曲線的具體操作如下：單擊“用戶窗口”標(biāo)簽，在“用戶窗口”中雙擊“數(shù)據(jù)顯示”進(jìn)入，在“工具箱”中單擊“實時曲線”圖標(biāo)，拖放到適當(dāng)位置調(diào)整大小。雙擊曲線，彈出“實時曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，根據(jù)所需的曲線要求進(jìn)行屬性設(shè)置。設(shè)置好后，按“確認(rèn)”即可，在運(yùn)行環(huán)境中單擊“數(shù)據(jù)顯示”菜單，就可看到實時曲線。具體界面如下圖42所示。圖42 溶解氧濃度數(shù)據(jù)顯示界面 MCGS與PLC設(shè)備的連接控制1）MCGS與PLC設(shè)備的連接在MCGS系統(tǒng)中，由設(shè)備窗口負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對應(yīng)工業(yè)過程的實時監(jiān)控。因此，MCGS與PLC設(shè)備的連接是通過設(shè)備窗口完成的，具體操作如下： 當(dāng)我們打開MCGS組態(tài)環(huán)境，新建了一個MCGS工程后，在用戶編輯窗口中將會出現(xiàn)一個工作臺窗口。 雙擊工作臺窗口中的設(shè)備窗口，然后再單擊工具欄上的工具箱按鈕，將彈出如圖43所示的設(shè)備工具箱窗口，需要說明的是，在MCGS中PLC設(shè)備是作為子設(shè)備掛在串口父設(shè)備下的，因此在向設(shè)備組態(tài)窗口中添加PLC設(shè)備前，必須先添加一個串口父設(shè)備，當(dāng)直接用串口進(jìn)行本地通訊時，我們添加“串口通訊父設(shè)備”，因此雙擊其中的串口通訊父設(shè)備，在設(shè)備組態(tài)窗口中添加一個串口通訊設(shè)備。圖43 設(shè)備工具箱窗口 現(xiàn)在就可以向設(shè)備組態(tài)窗口中添加我們所需的PLC設(shè)備了，如果所需設(shè)備沒有出現(xiàn)在設(shè)備工具箱中，請按下“設(shè)備管理”按鈕，在彈出的設(shè)備管理對話框中選定所需的設(shè)備，然后雙擊就可以將它添加到設(shè)備工具箱中，如下圖44所示。圖44 設(shè)備管理對話框2）對PLC的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫 前面我們已經(jīng)建立了與PLC系統(tǒng)的的連接，因此要對PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，只需要在PLC設(shè)備的設(shè)備屬性設(shè)置對話框中對其通道屬性進(jìn)行設(shè)置，并建立起通道與MCGS實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的連接就可以了，具體操作如下： 雙擊設(shè)備組態(tài)窗口中父設(shè)備下的PLC子設(shè)備，彈出設(shè)備屬性設(shè)置對話框，再單擊“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”右邊的 ，則會出現(xiàn)“西門子S7200PLC通道屬性設(shè)置”對話框。然后建立一個對PLC輸出寄存器只讀操作的通道，單擊“增加通道”按鈕，彈出如下圖45所示的增加通道對話框。圖45增加通道對話框 按上圖所示進(jìn)行“增加通道”的設(shè)置，按“確認(rèn)”后就設(shè)置好了一個PLC通道，如下圖46所示。圖46 一個通道已設(shè)置圖，依此類推可建立其它的通道，單擊“確認(rèn)”按鈕回到設(shè)備屬性設(shè)置對話框，在設(shè)備屬性設(shè)置對話框單擊“通道連接”選項卡，此時設(shè)備屬性對話框變成如下圖47所示。 選中通道1，雙擊“對應(yīng)數(shù)據(jù)對象”欄，在其中輸入在實時數(shù)據(jù)庫中建立的與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)名，單擊“確認(rèn)”按鈕就完成了MCGS中的數(shù)據(jù)對象與PLC內(nèi)部寄存器間的連接，具體的數(shù)據(jù)讀寫將由主控窗口根據(jù)具體的操作情況自動完成。結(jié)束語本設(shè)計在充分了解國內(nèi)外污水處理自動控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，深入查閱污水處理工藝的方法和特點，根據(jù)參觀的武漢湯遜湖污水廠的設(shè)備和過程，采用了氧化溝的污水處理工藝，結(jié)合系統(tǒng)功能的要求進(jìn)行總體方案設(shè)計。 污水處理控制系統(tǒng)是一個比較復(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)場計量自控檢測儀表的選用，控制流程的模型建立，對 PLC系統(tǒng)軟硬件應(yīng)用研究等。本文詳細(xì)闡述了污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。 通過四個月的課題設(shè)計和調(diào)試，基本上完成了對PLC污水處理系統(tǒng)的設(shè)計，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實踐動手能力，進(jìn)一步加深了解了PLC在實踐當(dāng)中的應(yīng)用。我還熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求。雖然自己完成了設(shè)計，但由于能力條件有限，在本設(shè)計中，仍有一些問題需要解決和有些方面需要注意，及工程安裝調(diào)試方面需謹(jǐn)慎。由于污水處理系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)種類較多，而且不同類型的污水處理方法，其控制方法也有很大差異，因此需要首先確定采用什么形式的污水處理法，然后決定控制方式。在電氣控制方面的要求比較多，需要檢測大量的數(shù)字量，而且還需采集模擬量。（1）硬件方面。污水處理系統(tǒng)中，主要的硬件問題包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件選型和PLC的外圍電路設(shè)計和接線處。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，接觸器的突然斷開和閉合會形成突波對PLC的輸出端子造成損壞，因此需要加裝一些保護(hù)裝置，以增加觸點的壽命。（2）軟件方面。主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進(jìn)行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。然后通過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誤。調(diào)試時，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反饋來的信息進(jìn)行判斷處理，然后再進(jìn)行輸出控制。致謝 天下沒有不散的宴席，雖然大四的生活多半時間還是呆在學(xué)校里，但是論文致謝語寫的那一刻也真正標(biāo)志著我與這所學(xué)校就此別離了，沒有傷感，更多的是遺憾，但是總歸不如意事十有八九，過去的不能挽回，人應(yīng)該大膽向前看，所以這段文字應(yīng)該像它的標(biāo)題一樣充滿感恩和致謝，感謝四年來在我的成長道路上扶持過我，指點過我的人。論文得以順利完成，要感謝的人實在太多了。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師楊老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。當(dāng)我對論文的思路感到迷茫時，您為我理清思路，指導(dǎo)我往一條比較清晰的思路上進(jìn)行修改。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時積極地跟楊老師交流，因為我覺得這樣可以使得我的論文更加完善。在不斷完善和修改的過程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。再次對您表示感謝，師恩偉大，無以回報?！　∪缓筮€要感謝所有在大學(xué)期間傳授我知識的老師，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。老師們一直以來對我們鼓勵和支持，跟我們一起討論我們共同的興趣愛好，并在我陷入困境的時候給予我最中肯的指點。雖然學(xué)生沒有能力和膽量去實踐自己心中的夢想，但是你們對我的寄語會一直在我的腦海里永存，有理想就有希望，有希望就能看到理想實現(xiàn)的那一天。人生是那么的不確定，學(xué)生絕對不會甘于平庸和妥協(xié)?！　∽詈笠兄x的是我的父母和家人，我永遠(yuǎn)都不會忘記你們的良苦用心和一如既往的支持與鼓勵。四年來，快樂的事情因為有你們的分享而更快樂，失意的日子因為有你們的關(guān)懷能忘卻傷痛，堅強(qiáng)前行。無論我成功與否，你們總以鼓勵的言語告訴我很棒，謝謝你們，我會繼續(xù)努力?！　‖F(xiàn)在的自己已經(jīng)不再是剛進(jìn)大學(xué)時的那個小男生了，四年的磨礪讓我的肩頭多了一份責(zé)任和承擔(dān)，即將踏入社會開始工作的我，面臨的抉擇和困難也非常之多，但是不管前途多么的未知和艱難，我會毫無畏懼地前行。參考文獻(xiàn)[1] ：(01)[2] ：(07)[3] 、：(11)[4] 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