MCGS组态软件课程设计 自动供水系统.docx

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MCGS组态软件课程设计自动供水系统

MCGS组态软件课程设计

题目：

自动供水系统

姓名：

学号：

学院：

电气工程学院

专业班级：

08级电气

（1）班

指导教师：

同组人：

2011年6月21日

目录

1.1课题背景3

1.2设计目的3

1.3设计思路4

2.1建立主窗口文件5

2.1.1建立用户窗口5

2.1.2确定实时数据库6

2.1.3系统界面设计7

2.2运行策略9

2.2.1PID定义9

2.2.2达下限时开关的动作9

2.2.3水箱1的水位10

2.2.4水箱2的水位10

2.2.5水箱3的水位11

2.2.6水箱4的水位11

2.3调节曲线12

2.4数据显示和报警14

2.5历史记录16

组态图20

控制窗口20

运行情况21

运行程序22

PID程序22

水位控制22

致谢26

自动供水系统

摘要随建筑物高层智能化技术进步,社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺,低碳生活成为一种生活时尚,采用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,使得不同领域的恒压供水系统达到高性能、高节能成为技术的发展趋势。

本文针对这个问题，运用MCGS设计了一套恒压供水系统。

MCGS页面直观，可直观显示系统运行的情况。

本设计可广泛应用于生活供水。

关键词恒压供水PID调节自动供水MCGS

ABSTRACT

Buildingintelligenttechnologyprogresswiththetopoftherapiddevelopmentofeconomy,society,peopleonthewaterqualityandwatersupplysystemreliabilityrequirementsareimproving;Plusthecurrentenergyshortages,lowcarbonlifebecomeakindoflifestyle,andtheuseofadvancedautomationtechnology,controltechnologyandcommunicationtechnology,makesthedifferentareasofconstantpressurewatersupplysystemtoachievehighperformance,highenergysavingbecomethedevelopmenttrendsofthetechnology.Inthispaper,byusingtheproblemMCGSdesignedasetofconstantpressurewatersupplysystem.MCGSpage,intuitive,andtheoperationofthesystemcanbevisualdisplay.Thisdesigncanbewidelyusedinlifewatersupply.

KeyWords:

ConstantPressureWaterSupplyPIDControlAutomaticWaterSupplyMCGS

1.绪论

1.1课题背景

随建筑物高层智能化技术进步,社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺,低碳生活成为一种生活时尚,采用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,使得不同领域的恒压供水系统达到高性能、高节能成为技术的发展趋势。

本设计是针对学校生活用水而设计的。

应用MCGS组态软件，由压力传感器、PID调节器组成控制系统,调节水泵的输出流量。

设计中用到六台水泵、一个压力传感器，根据供水系统出口水压和流量来控制,使系统运行在最合理状态,保证按需供水。

本文经过PID运算,调节出水量和流量,实现闭环自动调节恒压变量供水。

运行结果表明,该系统具有压力稳定,结构简单等特点。

1.2设计目的

水资源已经成为21世纪的热点话题，水是一种特殊的、不可替代的资源，同时水也是一种可重复使用、可再生的资源。

水运用在各行各业，也是我们生活必不可少的珍贵财富。

我国目前还是一个发展中国家，更加要注重对水资源的有效利用。

恒压供水调速系统可实现水泵电动机的无差调速，根据用水量的

变化，自动调节供水的压力（即水流量），在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水的需求。

对供水系统进行的控制是为了满足对水流量的需求，考虑到在动态的情况下，水管内的水压力的大小与供水和用水之间的平衡情况，当供水量大于用水量时，压力上升，水泵不工作或者功率减少；当供水量小于用水水量时，压力下降，到达设定压力下限时，为了保证供水的正常，水泵开始工作或者加大功率，为水箱注水。

1.3设计思路

我们的设计思路是先利用PID对水位进行闭环控制，输出水和下一环节的供水系统相连接，为用户提供供水。

本系统可以对用水量进行监控。

设计框图如下图2.1：

供水系统

2.基于MCGS组态软件的系统设计

2.1建立主窗口文件

2.1.1建立用户窗口

（1）在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，连续点击5次，建立“窗口0”“窗口1”“窗口2”“窗口3”“窗口4”。

（2）选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”。

（3）将窗口名称改为：

控制窗口；窗口标题改为：

控制窗口；窗口位置选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”。

（4）重复上述步骤，分别把“窗口1”“窗口2”“窗口3”“窗口4”改为：

“数据显示”“供水系统”“调节曲线”“报警显示”，在下面的步骤中会用到。

（5）在“用户窗口”中，选中“控制窗口”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时的初始窗口如图2.2。

图2.2

2.1.2确定实时数据库

（1）单击工作台中的“实时数据库”窗口标签，进入实时数据库窗口页。

（2）单击“新增对象”按钮，在窗口的数据对象列表中，增加了一个名为“Data1”的对象，双击进入“Data1”的属性栏，把“Data1”改名为“D”,类型为“数值型”。

（3）重复上述步骤，共设置39个变量，并正确设置其属性，如图2.3所示：

图2.3

2.1.3系统界面设计

（1）先确定控制界面的整体布局，然后点击工具栏中的“对象元件库管理”，在弹出的窗口中，选择相应的水泵，和阀门，水管，水箱等元件。

（2）确定好各元件的位置后，点击工具栏中的“流动块”工具，画在水管上，代表流动水的样式。

（3）最后再微调各元件的位置，做到布局合理，最终如图2.4

图2.4

参数设置如图2.5：

图2.5

压力表的参数设置如下图2.6：

图2.6

在本设计中，前一部分是控制部分而后一部分是供水部分，图2.7即为供水系统最终的组态工程图，该组态画面的设计可以反映实际当中遇到的情况，如水泵的开关次序，水位在不同位置时，系统的运行情况。

图2.7

图2.5

2.2运行策略

2.2.1PID定义

本策略是用来定义PID控制的水位值及其当K3为不同状态时出水量的不同值。

2.2.2达下限时开关的动作

本策略是用在“当水箱水位小于设定值上限”时，当水箱水位小于设定值上限时，且到达设定的下限值时，水泵将会按照本策略上所编写的程序进行供水，注入一号水箱的三分之一，保证用水的可靠性。

If液位2<液位2下限then

液位2=液位2+液位1/3

Endif

If液位3<液位3下限then

液位3=液位3+液位1/3

endif

If液位3<液位3下限then

液位3=液位3+液位1/3

endif

2.2.3水箱1的水位

本策略是用来反映液位1的水位情况。

2.2.4水箱2的水位

本策略反映了水泵为水箱供水时液位2的水位，部分程序如下：

2.2.5水箱3的水位

本策略反映了水泵为水箱供水时液位3的水位，部分程序如下：

2.2.6水箱4的水位

本策略反映了水泵为水箱供水时液位4的水位，部分程序如下：

2.3调节曲线

调节曲线反映了PID控制的水位与设定值之间的实时关系，反映了当前的调节情况，实时的数据报表可以通过MCGS系统的实时表格构建出来。

具体步骤如下：

（1）首先建立实时数据报表。

在“工具箱”中单击“实时曲线”

图标，拖放到桌面适当位置。

双击表格，把鼠标移到上边字母或左边数字之间，当鼠标变化时，拖动鼠标改变单元格大小,单击鼠标右键进行编辑，如下图2.8所示：

图2.8

（2）双击曲线，弹出“实时曲线构件属性设置”窗口，

各参数如图2.9所示：

图3.6

图2.9

调节曲线工作情况示意图，如图2.10。

图2.10

图2.7

2.4数据显示和报警

数据显示是显示了用户的用水情况，在“工具箱”中单击“自由表格”

图标，拖放到合适位置，双击进行设计如下图2.11所示：

图2.11

属性设置如下图2.12所示：

图2.12

从“工具箱”中单击“报警显示”

图标，变“十”后用鼠标拖动到适当位置与大小；然后双击构件，在弹出的属性窗口中，设置如下图2.13所示：

图2.13

属性设置如下图2.14所示：

图2.14

图2.9

2.5历史记录

历史数据是反映在一定时间段内，系统数据库记录系统特定参数的运行结果，并以历史报表或历史趋势曲线反映出来。

而本系统的历史记录正是由历史报表以及历史趋势曲线组成的，能准确地反映系统在过去的一个时间段内的数据变化情况。

在“工具箱”中单击“历史曲线”

图标，拖放到适当位置调整大小。

双击曲线，弹出“历史曲线构件属性设置”窗口，按下图设置。

其他的设计如前所述。

各参数如图2.15。

图2.15

属性设置如下：

图2.16

图2.11

3.结论

本次课程设计以PID控制器为核心进行设计，借助于PID控制器优良的性能，实现了恒压供水的控制。

该系统通过进行PID调节，按实际需要设定居民区进水量，压力传感器压力，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内。

本设计可广泛应用于生活供水、学校供水等日常供水系统。

实现节能，环保，经济于一体，可为类似的系统提供一种可行的设计方案。

通过这次课程设计，也让我们发现了自己的不足，通过查阅资料，我们弥补了自己知识缺乏的问题，及时补充改正。

在今后的学习过程中，我们会更加努力。

由于水平有限，或许有一些地方考虑不周到，希望老师批评指正。

参考文献

【1】胡寿松.《自动控制原理》科学出版社2001.2

【2】金以慧.《过程控制》清华大学出版社2003.6

【3】林新春.智能变频供水控制系统设计及应用.新疆有色金属,2005.4

【4】张伯龙主编.可编程逻辑控制器实用教程：

PLC起步与进阶.北京:

国防工业出版社,2008.6.

附录Ⅰ

组态图

控制窗口

供水窗口

运行情况

附录Ⅱ

运行程序

PID程序

水位=水位+进水量/100-出水量/100

IFK3=0THEN出水量=0

IFK3=1THEN出水量=变量

水位控制

if水泵1=1andk4=0then

液位1=液位1+出水量

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=0and水泵3=0and水泵4=0then

液位1=液位1+出水量

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=0and水泵3=0and水泵4=1then

液位1=液位1+出水量-澡堂

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=0and水泵3=1and水泵4=0then

液位1=液位1+出水量-食堂

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=1and水泵3=0and水泵4=0then

液位1=液位1+出水量-宿舍

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=1and水泵3=1and水泵4=0then

液位1=液位1+出水量-宿舍-食堂

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=1and水泵3=0and水泵4=1then

液位1=液位1+出水量-宿舍-澡堂

endif

if水泵1=1andk4=1and水泵2=1and水泵3=1and水泵4=1then

液位1=液位1+出水量-宿舍-澡堂-食堂

endif

'*液位1

ifk4=1and水泵2=1andk8=0and水泵3=0and水泵4=0then

液位2=液位2+出水量

endif

ifk4=1and水泵2=1andk8=1and水泵3=0and水泵4=0then

液位2=液位2+出水量-宿舍

endif

ifk4=1and水泵2=1andk8=0and水泵3=1and水泵4=0then

液位2=液位2+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵2=1andk8=1and水泵3=1and水泵4=0then

液位2=液位2+出水量-宿舍

endif

ifk4=1and水泵2=1andk8=0and水泵3=0and水泵4=1then

液位2=液位2+出水量

endif

ifk4=1and水泵2=1andk8=0and水泵3=0and水泵4=1then

液位2=液位2+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵2=0andk9=1and水泵3=1and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量-食堂

endif

ifk4=1and水泵2=0andk9=0and水泵3=1and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=0and水泵2=0and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=1and水泵2=0and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量-食堂

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=0and水泵2=1and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=1and水泵2=1and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量/2-食堂

endif

ifk4=1and水泵2=0andk10=0and水泵3=0and水泵4=1then

液位4=液位4+出水量

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=1and水泵2=0and水泵4=1then

液位3=液位3+出水量/2-食堂

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=0and水泵2=0and水泵4=1then

液位3=液位3+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=1and水泵2=1and水泵4=1then

液位3=液位3+出水量/3-食堂

endif

ifk4=1and水泵3=1andk9=0and水泵2=1and水泵4=0then

液位3=液位3+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=0and水泵2=0and水泵3=0then

液位4=液位4+出水量

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=1and水泵2=0and水泵3=0then

液位4=液位4+出水量-澡堂

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=1and水泵2=1and水泵3=0then

液位4=液位4+出水量/2-澡堂

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=0and水泵2=1and水泵3=0then

液位4=液位4+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=1and水泵2=0and水泵3=1then

液位4=液位4+出水量/2-澡堂

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=0and水泵2=0and水泵3=1then

液位4=液位4+出水量/2

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=1and水泵2=1and水泵3=1then

液位4=液位4+出水量/3-澡堂

endif

ifk4=1and水泵4=1andk10=0and水泵2=1and水泵3=1then

液位4=液位4+出水量/3

endif

if水泵1=0then

液位1=液位1-食堂-澡堂-宿舍

endif

if水泵2=0then

液位2=液位2-宿舍

endif

if水泵3=0then

液位3=液位3-食堂

endif

if水泵4=0then

液位4=液位4-澡堂

endif

致谢

在本次MCGS组态软件课程设计的过程中，非常感谢那些给予我帮助的同学，感谢王彩霞老师在我课程设计期间，悉心的指导和无微不至的关心，为我们提供了优秀的设计方案并帮助我解决了很多问题，也要非常感谢刘炜彬和李银双同学在程序编写时给予的指导和帮助。

感谢所有帮助我关心我的老师、同学和朋友!