mcgs組態(tài)軟件課程設計-- 自動供水系統(tǒng)

1、<p>　　MCGS組態(tài)軟件課程設計</p><p>　　題 目： 自動供水系統(tǒng) </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>

2、;　　學 院： 電氣工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 08級電氣（1）班 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　同 組 人： </p>&

3、lt;p>　　2011 年 6 月 21 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.1課題背景3</b></p><p><b>　　1.2設計目的3</b></p><p><b>　　1.3設計思路4</b

4、></p><p>　　2.1建立主窗口文件5</p><p>　　2.1.1建立用戶窗口5</p><p>　　2.1.2確定實時數據庫6</p><p>　　2.1.3系統(tǒng)界面設計7</p><p><b>　　2.2運行策略9</b></p><p>

5、　　2.2.1 PID定義9</p><p>　　2.2.2達下限時開關的動作9</p><p>　　2.2.3水箱1的水位10</p><p>　　2.2.4水箱2的水位10</p><p>　　2.2.5水箱3的水位11</p><p>　　2.2.6水箱4的水位11</p><p&

6、gt;　　2.3調節(jié)曲線12</p><p>　　2.4數據顯示和報警14</p><p>　　2.5歷史記錄16</p><p><b>　　組態(tài)圖20</b></p><p><b>　　控制窗口20</b></p><p><b>　　運行情況21

7、</b></p><p><b>　　運行程序22</b></p><p><b>　　PID程序22</b></p><p><b>　　水位控制22</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p>

8、<p><b>　　自動供水系統(tǒng)</b></p><p>　　摘 要 隨建筑物高層智能化技術進步,社會經濟的迅速發(fā)展,人們對供水質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺,低碳生活成為一種生活時尚,采用先進的自動化技術、控制技術以及通訊技術,使得不同領域的恒壓供水系統(tǒng)達到高性能、高節(jié)能成為技術的發(fā)展趨勢。 本文針對這個問題，運用MCGS設計了一套恒壓供水系統(tǒng)。MCG

9、S頁面直觀，可直觀顯示系統(tǒng)運行的情況。本設計可廣泛應用于生活供水。</p><p>　　關鍵詞 恒壓供水 PID調節(jié) 自動供水 MCGS</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Building intelligent technology progress with the top of the

10、rapid development of economy, society, people on the water quality and water supply system reliability requirements are improving; Plus the current energy shortages, low carbon life become a kind of life style, and the u

11、se of advanced automation technology, control technology and communication technology, makes the different areas of constant pressure water supply system to achieve high performance, high energy saving become the develo&

12、lt;/p><p>　　Key Words: Constant Pressure Water Supply PID Control Automatic Water Supply MCGS</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p

13、>　　隨建筑物高層智能化技術進步,社會經濟的迅速發(fā)展,人們對供水質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺,低碳生活成為一種生活時尚,采用先進的自動化技術、控制技術以及通訊技術,使得不同領域的恒壓供水系統(tǒng)達到高性能、高節(jié)能成為技術的發(fā)展趨勢。 本設計是針對學校生活用水而設計的。應用MCGS組態(tài)軟件，由壓力傳感器、PID調節(jié)器組成控制系統(tǒng),調節(jié)水泵的輸出流量。設計中用到六臺水泵、一個壓力傳感器，根據供水系統(tǒng)出口水壓和流量

14、來控制,使系統(tǒng)運行在最合理狀態(tài),保證按需供水。 本文經過PID運算,調節(jié)出水量和流量,實現閉環(huán)自動調節(jié)恒壓變量供水。運行結果表明,該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定,結構簡單等特點。</p><p><b>　　1.2設計目的</b></p><p>　　水資源已經成為21世紀的熱點話題，水是一種特殊的、不可替代的資源，同時水也是一種可重復使用、可再生的資源。水運用在各行各業(yè)，也是我

15、們生活必不可少的珍貴財富。我國目前還是一個發(fā)展中國家，更加要注重對水資源的有效利用。</p><p>　　恒壓供水調速系統(tǒng)可實現水泵電動機的無差調速，根據用水量的</p><p>　　變化，自動調節(jié)供水的壓力（即水流量），在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水的需求。</p><p>　　對供水系統(tǒng)進行的控制是為了滿足對水流量的需求，考慮到在動態(tài)的情況下，水管內的

16、水壓力的大小與供水和用水之間的平衡情況，當供水量大于用水量時，壓力上升，水泵不工作或者功率減少；當供水量小于用水水量時，壓力下降，到達設定壓力下限時，為了保證供水的正常，水泵開始工作或者加大功率，為水箱注水。</p><p><b>　　1.3設計思路</b></p><p>　　我們的設計思路是先利用PID對水位進行閉環(huán)控制，輸出水和下一環(huán)節(jié)的供水系統(tǒng)相連接，為用戶

17、提供供水。本系統(tǒng)可以對用水量進行監(jiān)控。</p><p>　　設計框圖如下圖2.1：</p><p>　　2.基于MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)設計</p><p>　　2.1建立主窗口文件</p><p>　　2.1.1建立用戶窗口</p><p>　　(1)在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，連續(xù)點擊5次，建立“窗口0”

18、“窗口1” “窗口2” “窗口3” “窗口4”。</p><p>　　(2)選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”。</p><p>　　(3)將窗口名稱改為：控制窗口；窗口標題改為：控制窗口；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。</p><p>　　(4)重復上述步驟，分別把“窗口1” “窗口2” “窗口3” “窗口4”改為：“

19、數據顯示”“供水系統(tǒng)”“調節(jié)曲線”“報警顯示”，在下面的步驟中會用到。</p><p>　　(5)在“用戶窗口”中，選中“控制窗口”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時的初始窗口如圖2.2。</p><p>　　2.1.2確定實時數據庫</p><p>　　(1)單擊工作臺中的“實時數據庫”窗口標簽，進入實時數據庫窗口頁。<

20、/p><p>　　(2)單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數據對象列表中，增加了一個名為“Data1”的對象，雙擊進入“Data1”的屬性欄，把“Data1”改名為“D”,類型為“數值型”。</p><p>　　(3)重復上述步驟，共設置39個變量，并正確設置其屬性，如圖2.3所示：</p><p>　　2.1.3系統(tǒng)界面設計</p><p>　　

21、(1)先確定控制界面的整體布局，然后點擊工具欄中的“對象元件庫管理”，在彈出的窗口中，選擇相應的水泵，和閥門，水管，水箱等元件。</p><p>　　(2)確定好各元件的位置后，點擊工具欄中的“流動塊”工具，畫在水管上，代表流動水的樣式。</p><p>　　(3)最后再微調各元件的位置，做到布局合理，最終如圖2.4</p><p>　　參數設置如圖2.5：<

22、/p><p>　　壓力表的參數設置如下圖2.6：</p><p>　　在本設計中，前一部分是控制部分而后一部分是供水部分，圖2.7即為供水系統(tǒng)最終的組態(tài)工程圖，該組態(tài)畫面的設計可以反映實際當中遇到的情況，如水泵的開關次序，水位在不同位置時，系統(tǒng)的運行情況。</p><p><b>　　2.2運行策略</b></p><p>

23、　　2.2.1 PID定義</p><p>　　本策略是用來定義PID控制的水位值及其當K3為不同狀態(tài)時出水量的不同值。</p><p>　　2.2.2達下限時開關的動作</p><p>　　本策略是用在“當水箱水位小于設定值上限”時，當水箱水位小于設定值上限時，且到達設定的下限值時，水泵將會按照本策略上所編寫的程序進行供水，注入一號水箱的三分之一，保證用水的可靠性

24、。 </p><p>　　2.2.3水箱1的水位</p><p>　　本策略是用來反映液位1的水位情況。</p><p>　　2.2.4水箱2的水位</p><p>　　本策略反映了水泵為水箱供水時液位2的水位，部分程序如下：</p><p>　　2.2.5水箱3的水位</p><p>　　本策

25、略反映了水泵為水箱供水時液位3的水位，部分程序如下：</p><p>　　2.2.6水箱4的水位</p><p>　　本策略反映了水泵為水箱供水時液位4的水位，部分程序如下：</p><p><b>　　2.3調節(jié)曲線</b></p><p>　　調節(jié)曲線反映了PID控制的水位與設定值之間的實時關系，反映了當前的調節(jié)情況

26、，實時的數據報表可以通過MCGS系統(tǒng)的實時表格構建出來。具體步驟如下：</p><p>　　首先建立實時數據報表。在“工具箱”中單擊“實時曲線”</p><p>　　圖標，拖放到桌面適當位置。雙擊表格，把鼠標移到上邊字母或左邊數字之間，當鼠標變化時，拖動鼠標改變單元格大小,單擊鼠標右鍵進行編輯，如下圖2.8所示：</p><p>　　(2) 雙擊曲線，彈出“實時曲線

27、構件屬性設置”窗口， </p><p>　　各參數如圖2.9所示：</p><p>　　調節(jié)曲線工作情況示意圖，如圖2.10。</p><p>　　2.4數據顯示和報警</p><p>　　數據顯示是顯示了用戶的用水情況，在“工具箱”中單擊“自由表格”圖標，拖放到合適位置，雙擊進行設計如下圖2.11所示：</p><p&g

28、t;　　屬性設置如下圖2.12所示：</p><p>　　從“工具箱”中單擊“報警顯示”圖標，變“十”后用鼠標拖動到適當位置與大?。蝗缓箅p擊構件，在彈出的屬性窗口中，設置如下圖2.13所示：</p><p>　　屬性設置如下圖2.14所示：</p><p><b>　　2.5歷史記錄</b></p><p>　　歷史數據

29、是反映在一定時間段內，系統(tǒng)數據庫記錄系統(tǒng)特定參數的運行結果，并以歷史報表或歷史趨勢曲線反映出來。而本系統(tǒng)的歷史記錄正是由歷史報表以及歷史趨勢曲線組成的，能準確地反映系統(tǒng)在過去的一個時間段內的數據變化情況。</p><p>　　在“工具箱”中單擊“歷史曲線” 圖標，拖放到適當位置調整大小。雙擊曲線，彈出“歷史曲線構件屬性設置”窗口，按下圖設置。其他的設計如前所述。</p><p>　　各參數

30、如圖2.15。</p><p><b>　　屬性設置如下：</b></p><p><b>　　3.結論</b></p><p>　　本次課程設計以PID控制器為核心進行設計，借助于PID控制器優(yōu)良的性能，實現了恒壓供水的控制。該系統(tǒng)通過進行PID調節(jié)，按實際需要設定居民區(qū)進水量，壓力傳感器壓力，根據壓差調整水泵的工作情況

31、，實現恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內。</p><p>　　本設計可廣泛應用于生活供水、學校供水等日常供水系統(tǒng)。實現節(jié)能，環(huán)保，經濟于一體，可為類似的系統(tǒng)提供一種可行的設計方案。</p><p>　　通過這次課程設計，也讓我們發(fā)現了自己的不足，通過查閱資料，我們彌補了自己知識缺乏的問題，及時補充改正。在今后的學習過程中，我們會更加努力。

32、由于水平有限，或許有一些地方考慮不周到，希望老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　胡壽松.《自動控制原理》 科學出版社 2001.2</p><p>　　金以慧.《過程控制》清華大學出版社2003.6</p><p>　　林新春.智能變頻供水控制系統(tǒng)設計及應用.新疆有色金屬,2

33、005.4</p><p>　　張伯龍主編.可編程邏輯控制器實用教程： PLC起步與進階. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2008. 6.</p><p><b>　　附 錄Ⅰ</b></p><p><b>　　組態(tài)圖</b></p><p><b>　　控制窗口</b>&l

34、t;/p><p><b>　　供水窗口</b></p><p><b>　　運行情況</b></p><p><b>　　附 錄Ⅱ</b></p><p><b>　　運行程序</b></p><p><b>　　PID程

35、序</b></p><p>　　水位=水位+進水量/100-出水量/100</p><p>　　IF K3=0 THEN 出水量=0</p><p>　　IF K3=1 THEN 出水量=變量</p><p><b>　　水位控制</b></p><p>　　if 水泵1=1 and

36、k4=0 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=0 and 水泵3=0 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量</p><p>

37、<b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=0 and 水泵3=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量-澡堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and

38、 k4=1 and 水泵2=0 and 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=1 and 水泵3=0 and 水泵4=0 then</p><p>

39、　　液位1=液位1+出水量-宿舍</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=1 and 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量-宿舍-食堂</p><p><b>　　endif</

40、b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=1 and 水泵3=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量-宿舍-澡堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=1 and k4=1 and 水泵2=1 an

41、d 水泵3=1 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位1=液位1+出水量-宿舍-澡堂-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　'*液位1</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=1 and k8=0 and 水泵

42、3=0 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位2=液位2+出水量</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=1 and k8=1 and 水泵3=0 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位2=液位2+出水量-宿舍</p>

43、;<p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=1 and k8=0 and 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位2=液位2+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　i

44、f k4=1 and 水泵2=1 and k8=1 and 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位2=液位2+出水量-宿舍</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=1 and k8=0 and 水泵3=0 and 水泵4=1 then</p>

45、<p>　　液位2=液位2+出水量</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=1 and k8=0 and 水泵3=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位2=液位2+出水量/2</p><p><b>　　endif&

46、lt;/b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=0 and k9=1 and 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=0 and k9=0 a

47、nd 水泵3=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=0 and 水泵2=0 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量</p&

48、gt;<p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=1 and 水泵2=0 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>

49、　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=0 and 水泵2=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=1 and 水泵2=1 and 水泵4=0 then</p&g

50、t;<p>　　液位3=液位3+出水量/2-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵2=0 and k10=0 and 水泵3=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量</p><p><b>　　

51、endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=1 and 水泵2=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量/2-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 an

52、d k9=0 and 水泵2=0 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=1 and 水泵2=1 and 水泵4=1 then</p><p>　　液位3=液位3+

53、出水量/3-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵3=1 and k9=0 and 水泵2=1 and 水泵4=0 then</p><p>　　液位3=液位3+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p&

54、gt;<p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=0 and 水泵2=0 and 水泵3=0 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=1 and 水泵2=0 and 水泵3=

55、0 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量-澡堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=1 and 水泵2=1 and 水泵3=0 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量/2-澡堂</p><

56、;p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=0 and 水泵2=1 and 水泵3=0 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4

57、=1 and 水泵4=1 and k10=1 and 水泵2=0 and 水泵3=1 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量/2-澡堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=0 and 水泵2=0 and 水泵3=1 then</p>

58、<p>　　液位4=液位4+出水量/2</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=1 and 水泵2=1 and 水泵3=1 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量/3-澡堂</p><p><b>　　e

59、ndif</b></p><p>　　if k4=1 and 水泵4=1 and k10=0 and 水泵2=1 and 水泵3=1 then</p><p>　　液位4=液位4+出水量/3</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵1=0 then</p>

60、<p>　　液位1=液位1-食堂-澡堂-宿舍</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵2=0 then</p><p>　　液位2=液位2-宿舍</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵3

61、=0 then</p><p>　　液位3=液位3-食堂</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 水泵4=0 then</p><p>　　液位4=液位4-澡堂</p><p><b>　　endif</b></p><p

62、><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本次MCGS組態(tài)軟件課程設計的過程中，非常感謝那些給予我?guī)椭耐瑢W，感謝王彩霞老師在我課程設計期間，悉心的指導和無微不至的關心，為我們提供了優(yōu)秀的設計方案并幫助我解決了很多問題，也要非常感謝劉煒彬和李銀雙同學在程序編寫時給予的指導和幫助。</p><p>　　感謝所有幫助我關心我的老師、同學和朋友!<