【正文】 冷水池水位超過(guò)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(guò)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(guò)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）。 自動(dòng)操作方式：由控制系統(tǒng)自動(dòng)完成必要的操作過(guò)程。 (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(lái)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(wú)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(hù)的操作。 對(duì)于操作權(quán)限可以根據(jù)工程的具體情況由用戶(hù) 自己定義。 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(huà)框 MCGS 組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機(jī)制，用戶(hù)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。 此外，在畫(huà)面中顯示的時(shí)間及自動(dòng)運(yùn)行 功能等也是通過(guò)腳本程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面是對(duì)用戶(hù)窗口的組態(tài)。本設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)置密碼來(lái)進(jìn)行保護(hù)。 (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。后一部分則設(shè)置 圖形的動(dòng)畫(huà)屬性，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動(dòng)畫(huà)圖形的驅(qū)動(dòng)源。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱(chēng) 、封面窗口名稱(chēng)和啟動(dòng)窗口名稱(chēng)，指定存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的名稱(chēng)以及存盤(pán)數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新的周期。 (5)運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。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。 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) : 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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。用戶(hù)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)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完 成自己的差錯(cuò)控制。 VB、 VC 都充分支持 OLE 技術(shù)，用戶(hù)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 43 可以在自己編織的軟件中，通過(guò) OLE 自動(dòng)化調(diào)用來(lái)控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫(kù)的讀寫(xiě)操作、運(yùn)行策略、用戶(hù)窗口及設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)可利用這些工具來(lái)開(kāi)發(fā)擴(kuò)充構(gòu)件。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(lái)為工業(yè)應(yīng)用級(jí)的用戶(hù)提供安全、快速而可靠的服務(wù)。 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(jiǎn)稱(chēng) 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(huà)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(guó)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。 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(xiě)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(shì)曲線、報(bào)表等）形象的畫(huà)出來(lái)，通過(guò)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。 各類(lèi)報(bào)表的生成和打印輸出。下面是組態(tài)軟件主要解決的問(wèn)題。 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)。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。我們選用 SCHNIDER公司的 ATS 46系列軟啟動(dòng)器。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。 10V 0～ 5V, 177。 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(lèi)，離散量輸入（ DI），包括開(kāi)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(kāi)關(guān)的分、合閘控制；模擬量輸入 （ AI） ， 如水箱水位、溫度 等測(cè)量值 。 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。在價(jià)格方面，目前在國(guó)外，控制回路生產(chǎn)過(guò)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)。 安裝調(diào)試簡(jiǎn)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(guò)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(shuō)明書(shū) 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?jī)H為常規(guī)儀表的 1/2到 1/3。 通訊 簡(jiǎn)單 上位機(jī)與下位機(jī)通訊 采用智能模塊的方式 ， 通訊 簡(jiǎn)單，只需對(duì) 設(shè)備 如莫迪康ModPlus做相應(yīng)的設(shè)置即可 。 控制功能完善 本設(shè)計(jì)通過(guò) 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)。 (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)。 本系統(tǒng)選擇后一種。由于 MODOBUS 是基于串行通信 232 的一個(gè)協(xié)議，滿(mǎn)足不了現(xiàn)場(chǎng)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。 (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(zhuān)用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性。 使用 MCGS 組態(tài)軟件開(kāi)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。通過(guò)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。 系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)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(chǎng)工況，且便于操作人員使用，簡(jiǎn)潔、直觀、功能完善是它的最大特點(diǎn)。 (4)具有離線仿真功能 。 (2)功能強(qiáng)大 CONCEPT 為編程者提供生成派生 功能塊或 DFB（導(dǎo)出功能塊）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的功能，并可在 CONCEPT 應(yīng)用程序中反復(fù)調(diào)用。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)。在手動(dòng)模式下所有動(dòng)作由操作人員控制，自動(dòng)模式下各個(gè)目標(biāo)參量由人工設(shè)定，而 PLC 則根據(jù)目標(biāo)參量自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 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(lái)了困難。 (5)系統(tǒng)構(gòu)成擴(kuò)展方便抗干擾性能好 。 QUANTUM系列 PLC兼容： MODICON 98 58系列， SQUARE D SYMAX系列。 作為本 課程 設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)主控部件較為理想，它主要完成變頻器的邏輯控制。此時(shí)，系統(tǒng)是通過(guò)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) 。 上位 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由 MCGS（ HMI）軟件組態(tài)，用于監(jiān)控水處理站的系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程 。因此我們選用方案二作為本設(shè)計(jì)的基本方案。 方案 (二 )：利用 PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式，即在被控點(diǎn)附近設(shè)置采樣單元一套，就近完成被控點(diǎn)的狀態(tài)采樣和控制輸出，并完成該采樣單元內(nèi)部各控制信號(hào)的互鎖；各采樣單元間通過(guò)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)相連構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng)。 泵站 SCADA 主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，有利于將來(lái)系統(tǒng)的升級(jí)。自動(dòng)化儀表驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均選用可靠設(shè)備。 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(chǎng)監(jiān)控站兩級(jí)，由中 心 控室統(tǒng)一管理。采用模塊化設(shè)計(jì)以方便維護(hù)。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(wú)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。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)地監(jiān)測(cè)整個(gè)循環(huán)水泵的運(yùn)行狀況。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。 在該系統(tǒng)中，九臺(tái)給水泵組和兩臺(tái)側(cè)噴泵組將冷水池中的水送往 ACC 本體的高位水箱，從 ACC 本體設(shè)備流出的水經(jīng)中間水箱送往熱水池。 (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)。側(cè)噴泵組為 2 臺(tái) 160kw 的變頻泵，一用一備，冷卻泵組為 3 臺(tái) 280kw的變頻泵，兩用一備，提升泵組為 3 臺(tái) 160kw 的變頻泵，兩用一備。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。它具有一定的通用性，保證了系統(tǒng)功能的完整性、先進(jìn)性、靈活性以及各個(gè)不同系統(tǒng)的兼容性。 (2)監(jiān)視和監(jiān)測(cè)水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 。廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、石油化工、電力等各個(gè)部門(mén)，但在水利系統(tǒng)，排灌泵站應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)還不多 ， 缺乏較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 包括知識(shí)庫(kù)系統(tǒng) (KBS)和專(zhuān)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。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信趨勢(shì)是向開(kāi)放系統(tǒng)互連 (OSI)方向發(fā)展，應(yīng)使系統(tǒng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)與普通網(wǎng)絡(luò)可 以互連。它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信 號(hào)處理技術(shù)、測(cè)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(lái)的一門(mén)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。它們是初期的計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)。 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(guò)程變量的顯示、操作和控制集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)。亦可表示為增量形式： ? U(k)=Kp[e(k)一 e(k一 1)]+Kie(k)+Kd[e(k)一 2e(k一 1)+e(k一 2)] 式中 Ki=Kp*T/Ti為積分系數(shù)， Kd=Kp*Td/T為微分系數(shù)。 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)。這一時(shí)期的計(jì)算機(jī)只用于管理方式，給操作員以 操作指導(dǎo)和給模擬儀表以設(shè)定點(diǎn)控制方式，它不直接參與過(guò)程控制，所以不能稱(chēng)之為過(guò)程計(jì)算機(jī)控制。隨著生產(chǎn)過(guò)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(jiǎn)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)。本設(shè)計(jì)就大型泵站計(jì)算機(jī)控制在 ACC（軋后加速冷卻）循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用做了具體介紹。由于可靠性高，不少泵站己實(shí)現(xiàn)“少人值守，無(wú)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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 (6)系統(tǒng)開(kāi)放性差，升級(jí)困難，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理。 (3)控制可靠性不高。目前經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)的泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是常規(guī)系統(tǒng)和與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)并存，且計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)只能完成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和處理，而未能做到計(jì)算機(jī)控制和調(diào)節(jié)泵組。 我國(guó)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。編寫(xiě)程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。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。今天，許多以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)正在控制著各種各樣的生產(chǎn)過(guò)程。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，目前越來(lái)越多的單位對(duì)泵站監(jiān)控自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研究，近幾年來(lái)全國(guó)許多泵站工程，都將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)納入提高泵站自動(dòng)化水平的重要措施之一，但這些計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)大多 沒(méi)有真正充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。大多數(shù)泵站采用繼電器邏輯控制、獨(dú)立的檢測(cè)裝置或儀表，這樣運(yùn)行方式落后，存在的問(wèn)題主要有 ： (1)信息處理能力差，軟件開(kāi)發(fā)跟不上，許多應(yīng)有的功能不能實(shí)現(xiàn)。各控制之間有時(shí)不能進(jìn)行可靠的安全閉鎖，不能完全避免操作員的操作錯(cuò)誤。 國(guó)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。為保證新川河口水位穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)控制單元可自動(dòng)地根據(jù)上下游水位開(kāi)啟或關(guān)閉自動(dòng)排水閘，自動(dòng)起動(dòng)或停止主機(jī)組的運(yùn)行并自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵葉片角度，選擇機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以上對(duì)象也可在中央控制室操作。 在計(jì)算機(jī)被應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程控制之前，過(guò)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。為了適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模大型化、復(fù)雜化、要求的信息量大和能 實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制功能的需求，計(jì)算機(jī)被逐步應(yīng)用于過(guò)程控制，構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。到了 50年代后期，由于在計(jì)算機(jī)上提供了與過(guò)程裝置之間的接口，人們開(kāi)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(chǎng)裝置離得太遠(yuǎn)