【導(dǎo)讀】4)可供發(fā)表的研究論文（可選）。均需提交電子版和紙質(zhì)版。[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，隨著城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)、生活用水的要求不斷提高。通過先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠制水、污。水處理、水軟化、送配水等工程運(yùn)作的監(jiān)視和控制。水廠的監(jiān)控是指水廠監(jiān)控中心對(duì)水廠的生產(chǎn)及各站點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)。行實(shí)時(shí)監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制中心。并對(duì)這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析匯總或打印等處理。通過數(shù)據(jù)分析，及時(shí)給出報(bào)警信息或。向站點(diǎn)發(fā)出控制命令，控制站點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行。示中的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)部分。監(jiān)控組態(tài)軟件是自80年代后期伴隨個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及而迅猛發(fā)展起來的。本項(xiàng)目采用Siemens公司的WinCC工控組態(tài)軟件組態(tài)上位機(jī)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)。警、實(shí)時(shí)模擬等具有Windows風(fēng)格的動(dòng)態(tài)操作畫面。

　　

【正文】 控制中心（工控機(jī)、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、監(jiān)控系統(tǒng)軟件 ） 辦公樓監(jiān) 控中心 辦公樓 LED顯示屏 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 監(jiān)控系統(tǒng)軟件 功能要求 監(jiān)控系統(tǒng)軟件由兩部分組成：監(jiān)控軟件（工作站軟件）和 數(shù)據(jù)采集軟件 。監(jiān)控軟件是使用組態(tài)軟件二次開發(fā)而成，具備數(shù)據(jù)顯示、模擬動(dòng)畫、控制操作、數(shù)據(jù)查詢、報(bào)警顯示、生成曲線報(bào)表等多項(xiàng)功能。 數(shù)據(jù)采集軟件 是 用 VB 編寫的通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的外掛程序 。 數(shù)據(jù)采集 KYL80X無線采集模塊 概述 ：采用深圳科易連通訊設(shè)備有限公司的 KYL80X 模擬量無線采集模塊，該模塊集模擬量采集及無線傳輸功能為一體，無需用戶二次開發(fā)，快速方便實(shí)現(xiàn)低成本無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程控制。 對(duì)提升泵房和增壓泵房的數(shù)據(jù)采集采用 KYL80X 無線數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊，把電流、電壓、水壓傳感器采集到的信號(hào)通過無線信號(hào)傳輸給監(jiān)控中心的服務(wù)器。 KYL80X模擬量無線采集模塊特點(diǎn) : 模擬量 :2 路 05V電壓輸入或者 2 路 05V電壓輸出 供電范圍 5V12V， 電源反接保護(hù) ，保證惡劣環(huán)境下可靠運(yùn)行 具有電源、運(yùn)行、接收、發(fā)射狀態(tài)指示燈 支持 Modbus 通訊協(xié)議 KYL80X模擬量無線采集模塊技術(shù)參數(shù)： 模擬量： 10BIT ADC，轉(zhuǎn)換精度達(dá) 1% 。量程：電壓 0－ 5V。 輸入阻抗： 20M 歐 載波頻率： 433MHz 調(diào)制方式 : FSK 輸出功率： 50mW 發(fā)射電流： 40mA 接收靈敏度： 106dBm (1200bps) 接收電流： 30mA 天線阻抗： 50Ω 通訊距離： 200 米 (BER=105@1200bps，空曠地 ) 1工作溫度： 20℃ ～ 60℃ 12. 外圍尺寸： 60*40*20MM 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 KYL80X模擬量無線采集模塊管腳定義 表 KYL80X模擬量無線采集模塊管腳定義 腳序 功能 說明 1 GND 電源地 2 VCC 電源輸入 DC： 1224V 3 NC 4 GND 信號(hào)地 5 05V輸入 /輸出 6 GND 信號(hào)地 7 05V輸入 /輸出 DAM3000 數(shù)據(jù)采集卡 a) 概述 DAM3000 系列分布式采集模塊是通用傳感器到計(jì)算機(jī)的便卸式接口模塊，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)且性能可靠穩(wěn)定，廣泛適用于各種工業(yè)環(huán)境，覆蓋了工業(yè) I/O 信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，例如，模擬量輸入 /輸出：電壓 /電流、熱電偶、熱電阻、應(yīng)變片輸入；電流 /電壓輸出；數(shù)字量輸入/輸出：開關(guān)量輸入；集電極開路輸出、繼電器輸出；計(jì)數(shù) /測(cè)頻等。 DAM3000 系列既有內(nèi)置的微處理器和堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)塑料外殼，還可以獨(dú)立提供 智能信號(hào)處理、模擬量輸入 /輸出、數(shù)字量輸入 /輸出、數(shù)字顯示和 RS485 通信等功能。 DAM3000 系列網(wǎng)絡(luò)配置靈活性強(qiáng)，非常適合分散的 I/O 系統(tǒng)，只 需兩根信號(hào)線就可以建立起一個(gè)多點(diǎn)的分布，RS485 網(wǎng)絡(luò)。 DAM3000 系列模塊使用 EIA RS485 通訊協(xié)議，該通訊協(xié)議采用雙向平衡式傳輸線路標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。 EIA RS485 是專為工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的通信協(xié)議，具有抗干擾性能好、布線方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特性。 DAM3000 系列模塊具有系統(tǒng)遠(yuǎn)距離高速收發(fā)數(shù)據(jù)的能力。模塊均使用了光隔離器，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。 b) 模塊特性 ： ? 遠(yuǎn)程可控： DAM3000 系列模塊均配置有高級(jí)控制軟件，用戶可以通過此軟件對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 模塊進(jìn)行控制。用戶所設(shè)定的重要參數(shù) 均會(huì)保存在 EEPROM 中，即使突然掉電，系統(tǒng)也會(huì)保存這些參數(shù)；而且此控制軟件操作方便，安裝簡(jiǎn)單，大大簡(jiǎn)化了工作過程。 ? 內(nèi)置雙看門狗： DAM3000 系列模塊內(nèi)部采用雙看門狗電路，即：硬件看門狗和軟件看門狗。其中硬件看門狗會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，一旦模塊死機(jī)或供電異常就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)模塊的輸出置為安全值；軟件看門狗使模塊的微處理器定時(shí)檢湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 測(cè)主機(jī)的通訊狀態(tài)，一旦主機(jī)死機(jī)或通訊出現(xiàn)不正常，模塊將會(huì)自動(dòng)輸出安全值。 ? 模擬量輸入、輸出范圍大： DAM3000 系列模擬量輸入模塊可以配置不同輸入類型和不同量程，輸入類型 包括：電壓、熱電偶、熱電阻等信號(hào)，量程包括： mV、 V、mA 級(jí)等。對(duì)于模擬量輸出模塊， DAM3000 模塊電壓可同時(shí)輸出，給用戶在使用上帶來了很大的方便。 DAM3000 系列的模擬量輸入、輸出模塊內(nèi)部 采用了高精度、高穩(wěn)定性的 ADC 和 DAC 芯片，精心設(shè)計(jì)保證了產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性。 ? 隔離轉(zhuǎn)換： DAM3000 模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)了 “自適應(yīng) ”電路，此電路解決了傳統(tǒng)應(yīng)用開關(guān)來調(diào)節(jié)通訊速率和數(shù)據(jù)格式的不便，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)整個(gè) RS485 網(wǎng)絡(luò)的通訊速率和數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)了在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用不同通訊速率和數(shù)據(jù)格式。 ? 隔離中繼： DAM3000 模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)了 “自適應(yīng) ”電路，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)通訊速率和數(shù)據(jù)格式，每個(gè)中繼模塊還可延伸通訊距離最長(zhǎng)達(dá) ，而且每個(gè)中繼模塊內(nèi)部都加了光隔離和保護(hù)電路，使整個(gè) RS485 網(wǎng)絡(luò)變得更加可靠。 ? 高過壓保護(hù)： DAM3000 模塊采用了高過壓保護(hù)電路，并且過壓保護(hù)達(dá)到 240Vrms，大大提高了模塊的可靠性和安全性。 ? 傳感器斷線檢測(cè)： DAM3000 系列熱電偶、熱電阻采集模塊提供了斷線檢測(cè)的功能。傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻采集模塊在傳感器斷線時(shí)測(cè)量的是當(dāng)前的環(huán)境溫度，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)混亂進(jìn)而影響用戶的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；而此系列熱電偶、熱電阻采集模塊在傳感器斷線時(shí)，將向上位機(jī)發(fā)送一個(gè)特殊值（溫度顯示值為 ℃ ），可以使系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，避免造成更大的損失。計(jì)數(shù)器 /頻率輸入： DAM3000 系列的開關(guān)量輸入模塊除了具有普通的 DI 功能外，各個(gè)通道還可以配置成一個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器或事件鎖存器， DAM3000 系列計(jì)數(shù)頻率可以達(dá)到 100Hz。 DAM3000 模塊為計(jì)數(shù)器 /頻率輸入模塊，可單獨(dú)配置成兩通道 32位計(jì)數(shù)器和兩通道頻率輸入，頻率可達(dá) 100KHz。 ? 安裝方式簡(jiǎn)單： DAM3000 系列模塊可方便的安裝在 DIN 導(dǎo)軌、面板上，還可以將它們堆疊在一起方便用戶使用。信號(hào)連接可以通過使用插入式螺絲端子，便于安裝、更改和維護(hù)。 ? 適用于工業(yè)環(huán)境： DAM3000 系列模塊工作溫度為 30℃ ～ +80℃ ，供電電源為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的未調(diào)整 +10V～ +30V 直流電源。 DAM3000 系列模塊供電部分具有多重保護(hù)，能夠防止電源接反對(duì)模塊造成的損壞。 c) 應(yīng)用范圍 ： 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 過程監(jiān)視、控 制 能源管理 安全系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)室、樓宇自動(dòng)化 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 產(chǎn)品測(cè)試 數(shù)字量控制 繼電器控制 其他數(shù)據(jù)采集 對(duì)源水濁度、出廠水濁度和余氯含量采用 DAM3000 數(shù)據(jù)采集卡，再通過 RS485 接口通過一個(gè) RS485 轉(zhuǎn) RS232 接口轉(zhuǎn)換器，輸入到電腦的 RS232 接口。對(duì)水位計(jì)、華特2020 復(fù)合二氧化氯發(fā)生器、變頻器的采集則直接通過 RS485 傳輸，通過轉(zhuǎn)換卡直接輸入到電腦 RS232 接口。 系統(tǒng)功能 ? 采集功能：前端設(shè)備采集增壓泵房和提升泵房的電壓、電流、水壓。 ? 告警功能：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)超限或出現(xiàn)故障時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)告警、遠(yuǎn)程告警。 ? 顯示功能：監(jiān)控中心可以顯示電壓、電流、壓力等數(shù)據(jù)。 ? 查詢功能：監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以查詢歷史記錄。 ? 存儲(chǔ)功能：前端設(shè)備具備鐵電存儲(chǔ)功能，掉電不丟失；數(shù)據(jù)庫(kù)可以記錄所有歷史數(shù)據(jù)。 ? 分析功能：數(shù)據(jù)可以生成報(bào)表和分析曲線。 ? 擴(kuò)展功能：系統(tǒng)軟件具備良好的系統(tǒng)擴(kuò)展功能，前端設(shè)備具有良好的擴(kuò)展功能。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第四章 組態(tài)軟件 與通信 組態(tài)軟件概述 組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 )。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域 [4]。 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的 各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長(zhǎng)；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。 組態(tài)軟件的特點(diǎn) 延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)； 封裝性（易學(xué)易用） 。 通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； 通用性 。 每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（ PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè) 具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制 [5]。 組態(tài)軟件 WinCC 組態(tài)軟件 WinCC 是西門子產(chǎn)品的套裝軟件，是一個(gè)集成的監(jiān)控管理 (SCADA)系統(tǒng)。WinCC 是視窗控制中心 （ Windows Control Center） 簡(jiǎn)稱。它提供了適用于工業(yè)的圖形顯湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 示、消息歸檔 （ 報(bào)警 ） ，以及報(bào)表的功能模板。高性能的過程 組 合，快速的畫面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的實(shí)用性 [1]。 WinCC 還提供了開放的界面用于用戶解決方案。這使得將 WinCC 集成復(fù)雜、廣泛的自動(dòng)控制解決方案成為可能?？梢约赏ㄟ^ ODBC 和 SQL方式的歸檔數(shù)據(jù)訪問，以及通過 和 ActiveX 控件的對(duì)象和文檔的鏈接。這些機(jī)制使 WinCC 成為 Windows世界中性能卓越、善于溝通的伙伴。 WinCC 提供各種 PLC 的驅(qū)動(dòng)軟件，因?yàn)樵?STEP 7 中配置的變量表可以在于 WinCC的連接時(shí)直接使用，使 PLC 與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)接變得非常容易。用戶如果聯(lián)合使用WinCC 與 STEP 7，可以大幅度地降低工程時(shí)間。 另外， Wincc 還提供用來與外掛程序通信的機(jī)制，可以通過 DDE 通道與 VB 或 VC 通信，也可以通過 Wincc 提供的函數(shù)來與 VB 程序互相通信。與外掛程序通信的功能使得 Wincc 的功能非常的靈活。 WinCC 組態(tài)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括控制中心、系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)管理器和功能編輯器等。 控制中心 控制中心組合了單用戶或多用戶系統(tǒng)操作所需要的全部數(shù)據(jù)，并確保按等級(jí)順序存儲(chǔ)?？刂浦行氖褂脩敉ㄟ^ WinCC 應(yīng)用進(jìn)行瀏覽，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一些操作。 系統(tǒng)控制器 系統(tǒng)控制器管理各站之間的系統(tǒng)通訊。對(duì)于多用戶系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器也提供網(wǎng)絡(luò)范圍的項(xiàng)目瀏覽，以及客戶機(jī)與服務(wù)器之間的通訊。 數(shù)據(jù)管理器 在 WinCC 項(xiàng)目中用于處理中央任務(wù)的啟動(dòng)。數(shù)據(jù)管理器在每個(gè)站中與系統(tǒng)控制器一起緊密地工作。其主要任務(wù)是處理變量管理器。其通訊通道用于訪問過程數(shù)據(jù)。 WinCC 功能編輯器 ? 圖形編輯器 ： 所有的 WinCC 運(yùn)行應(yīng)用都集中在圖形編輯器生成的可視界面中，設(shè)計(jì)完好的可視界面使用戶易于對(duì)過程數(shù)據(jù)、系統(tǒng)報(bào)警、信息和其他事件進(jìn)行說明并做出響應(yīng)。圖形編輯器用于創(chuàng)建過程畫面并使其動(dòng)態(tài)化。在 WinCC 的圖形編輯器中用戶將在組態(tài)模式中用各種工具和對(duì)象生成圖形畫面，可以用包含在對(duì)象和樣式選項(xiàng)板中的眾多的圖形對(duì)象來創(chuàng)建負(fù)載的過程畫面，可 以通過動(dòng)作編程將動(dòng)態(tài)添加到單個(gè)圖形對(duì)象上，向?qū)峁┝俗詣?dòng)生成的動(dòng)態(tài)支持并將他們鏈接到對(duì)象，也可以在庫(kù)中存儲(chǔ)自己的圖形對(duì)象。再用變量標(biāo)簽、 C 腳本以及其他方法對(duì)應(yīng)于過程數(shù)據(jù)的變化定義圖形的行為；在運(yùn)行模式下實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)和靜態(tài)圖形之間的連接。 ? 報(bào)警編輯器 ： 報(bào)警記錄提供了顯示和操作選項(xiàng)來獲取和歸檔結(jié)果。可以任意地選擇湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 消息塊、消息級(jí)別、消息類型、消息顯示以及報(bào)表。系統(tǒng)向?qū)Ш徒M臺(tái)對(duì)話框在組態(tài)期間提供相應(yīng)的支持。為了在運(yùn)行中顯示消息，可以使用包含在圖形編輯器的對(duì)象選項(xiàng)板中