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案例頻道

柔性化自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究
  • 企業(yè):控制網(wǎng)     領(lǐng)域:工控機(jī)     行業(yè):建筑樓宇    
  • 點(diǎn)擊數(shù):728     發(fā)布時(shí)間:2007-08-09 10:23:58
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本文在介紹了自來水廠沉淀池排泥裝置的組成、控制過程以及水泵與排泥機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)水廠的工藝、節(jié)水節(jié)電的要求,并結(jié)合當(dāng)前的PLC技術(shù)與圖型化開發(fā)平臺(tái)技術(shù),設(shè)計(jì)了自來水廠沉淀池排泥裝置柔性控制系統(tǒng)。論文對柔性系統(tǒng)硬件電路組成及控制軟件的動(dòng)作規(guī)劃及時(shí)間調(diào)度PLC編程進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析,并對組態(tài)監(jiān)控軟件及界面設(shè)計(jì)予以特別說明。



 

    洪濱(1962~),男,安徽省巢縣人,高級工程師(淮化設(shè)計(jì)院)、副教授(淮南聯(lián)合大學(xué)),1985年畢業(yè)于安徽省理工大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè)。現(xiàn)主要從事工業(yè)電氣與自控系統(tǒng)設(shè)計(jì),智能建筑電氣設(shè)計(jì)及應(yīng)用軟件開發(fā)、設(shè)計(jì)與教學(xué)工作,并對節(jié)能技術(shù)、諧波治理、電纜故障測試及電氣安全技術(shù)有專門研究。

1、引言

    自來水廠沉淀池排泥裝置是水廠生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),通過對排泥裝置的合理而精確地控制,既可以大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,又可提高自來水廠的水質(zhì),大幅度地降低水廠運(yùn)行水耗、能耗,是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)有益嘗試。

    自來水廠沉淀池排泥裝置傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控制方式,體積大,故障率高,控制裝置使用壽命較短;且在工藝上耗源、費(fèi)水,需要現(xiàn)場人工控制操作;若采用單片機(jī)嵌入式控制系統(tǒng),也可針對性的對沉淀池排泥裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,實(shí)踐證明:該方式雖然成本低,但耐用性與可靠性均達(dá)不到現(xiàn)場要求,而且,不利于系統(tǒng)集成與自來水廠自動(dòng)化水平的整體提高;

    本控制系統(tǒng)采用現(xiàn)代成熟的PLC技術(shù)與強(qiáng)大的組態(tài)軟件技術(shù),對沉淀池排泥裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行了柔性化設(shè)計(jì),它既克服了傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控制模式的不足,又克服了單片機(jī)控制系統(tǒng)或純PLC系統(tǒng)功能單一、工藝或環(huán)境變化難以適應(yīng)等缺陷。該系統(tǒng)可以選擇“PLC自控方式”使整個(gè)系統(tǒng)完全工作在獨(dú)立的自動(dòng)化狀態(tài);它還可以選擇“組態(tài)軟件集控方式”,使沉淀池排泥裝置控制系統(tǒng),溶入自來水廠整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)(DCS)。它既可以按自動(dòng)化方式開車,又可以單機(jī)調(diào)試運(yùn)行(特別適合試車和檢修)。顯然,柔性控制模式具有極佳的現(xiàn)場可塑性和不同環(huán)境下的高適應(yīng)性。

2、關(guān)于柔性控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    2.1、原接觸器系統(tǒng)控制規(guī)律的分析

    自來水廠沉淀池排泥裝置控制,主要的變化量有行程、時(shí)間、速度等。但原繼電器——接觸器控制系統(tǒng)僅對行程進(jìn)行控制;速度采樣帶齒輪減速的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速控制;時(shí)間由人工進(jìn)行周期控制。下面僅對行程控制分析之。

    如圖1所示,原沉淀池排泥裝置控制利用行程開關(guān)(極限開關(guān))實(shí)現(xiàn)限位控制,主電路參見圖1-甲。接通電源后,按下右移按鈕SB1,接觸器KM1通電吸合并自鎖,KM1主動(dòng)合觸頭閉合,控制電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn),使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行至右端位置時(shí),運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的撞塊撞到行程開關(guān)SQ2,SQ2動(dòng)斷觸頭斷開,使接觸器KM1斷電釋放,電動(dòng)機(jī)M斷電,運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)停止。即:

    SB1↑→KM↑→KM=1→M↑,右移,

    至右終端位置,SQ2↑→KM↓→M↓,停止。

    反向運(yùn)動(dòng)過程類似,電路中,F(xiàn)R為熱繼電器。該控制方式最大特點(diǎn)是:每次排泥過程必須走完沉淀池全長,而不管泥漿分布的厚薄。其結(jié)果是泥漿厚處排不盡,泥漿薄處排清水,這樣一來,既耗電能又浪費(fèi)寶貴的水資源。
    

      


                圖1-甲、主電路                             圖1-乙、控制電路
            
                              【圖1】 原排泥裝置行程控制        

    2.2、柔性控制系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)(強(qiáng)電部分)

    對沉淀池排泥裝置行走系統(tǒng)自控設(shè)計(jì)時(shí),因考慮排泥機(jī)前進(jìn)后退運(yùn)行控制調(diào)速平滑性要求并不很高,根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、適用性的原則,排泥機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)仍然采樣帶齒輪減速的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制。 

    系統(tǒng)主電路如圖2所示。



【圖2】柔性控制系統(tǒng)主回路原理圖

    2.3、柔性控制系統(tǒng)PLC控制電路設(shè)計(jì)(弱電部分)

    經(jīng)過對系統(tǒng)控制量的研究及系統(tǒng)的控制要求,統(tǒng)計(jì)出其需6個(gè)信號輸入點(diǎn),6個(gè)信號輸出控制點(diǎn)。同時(shí)又對各種PLC性能指標(biāo)、適用性、認(rèn)知程度等進(jìn)行比較,最后選擇了西門子公司的S7—200PLC,它是一種疊裝結(jié)構(gòu)的小型PLC,指令豐富,含有系統(tǒng)時(shí)鐘,功能強(qiáng)大,并帶有485通訊輸出口以便于遠(yuǎn)程通訊且可靠性高,適應(yīng)性好,結(jié)構(gòu)緊湊,便于擴(kuò)展,性價(jià)比較高。系統(tǒng)配置為:主機(jī)CPU224(14點(diǎn)輸入,10點(diǎn)輸出)將輸入信號和輸出控制量置于其上。同時(shí)為了增加系統(tǒng)的可靠性以及PLC本身的安全,PLC的輸出采用不接觸強(qiáng)電,而是通過直流24V的中間繼電器進(jìn)行隔離。PLC的外圍接線如圖3所示。
 



【圖3】柔性控制系統(tǒng)PLC接線圖


3、柔性控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    對控制系統(tǒng)的要求是:根據(jù)自來水廠沉淀池排泥裝置的生產(chǎn)工藝要求,并考慮到自來水廠沉淀池的污泥沉淀,呈斜坡分布規(guī)律;為了控制方便,把沉積區(qū)泥漿近似看成階梯狀分布。

    為了減少浪費(fèi)、節(jié)約成本,對裝置的動(dòng)作進(jìn)行了重新規(guī)劃,加強(qiáng)對沉淀池厚沉積區(qū)的排泥能力。筆者采取了特定的算法,解決了PLC按階梯狀分布對池排泥裝置進(jìn)行控制的問題。

    為了使控制系統(tǒng)具有現(xiàn)場可塑性和不同環(huán)境下的高適應(yīng)性,控制系統(tǒng)采用了柔性控制模式。它的設(shè)計(jì)思路是:通過高可靠性的PLC裝置完全實(shí)現(xiàn)工藝要求的固定控制方式的同時(shí),實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境要求下的空間與時(shí)間的調(diào)度;與此同時(shí),還考慮到系統(tǒng)的集成性、可擴(kuò)展性,以及人機(jī)界面友好,采用了具有電氣保護(hù)及DCS接點(diǎn)的電動(dòng)機(jī)控制冗余電路方式,引入了組態(tài)軟件技術(shù)(圖型化開發(fā)平臺(tái)),建立現(xiàn)場與監(jiān)控層聯(lián)系的人機(jī)界面,使現(xiàn)場工程師可根據(jù)工作需要,隨時(shí)干預(yù)沉淀池排泥裝置的控制過程,從而,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)控制的柔性化。。

    3.1、控制規(guī)模與方案

    當(dāng)前,自來水廠自控系統(tǒng)分為獨(dú)立模式和網(wǎng)絡(luò)模式兩種:獨(dú)立模式是一人一臺(tái)操作站、一個(gè)控制站和一個(gè)模型站,構(gòu)成單一功能系統(tǒng)。這個(gè)模式是水廠自動(dòng)化簡約控制模式。網(wǎng)絡(luò)模式是根據(jù)自來水廠完整工藝流程而提出的一種方式,它首先針對流程進(jìn)行合理的分割,按照工藝工序,對每個(gè)工藝階段進(jìn)行建模,再通過模型之間的連接構(gòu)成一個(gè)完整的生產(chǎn)流程。此時(shí)系統(tǒng)變得相對復(fù)雜,控制系統(tǒng)規(guī)模變大,因此可能需要多個(gè)控制站進(jìn)行控制,設(shè)計(jì)師要根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行合理的硬件資源安排,并要通過網(wǎng)絡(luò)組態(tài)來實(shí)現(xiàn)多控制站的控制。這種模式是當(dāng)前新建自來水廠對自動(dòng)化水平要求相對較高的一種模式。模型站的簡單與復(fù)雜取決于控制對象與全廠自動(dòng)化水平。

    沉淀池排泥裝置柔性控制系統(tǒng),同時(shí)具有獨(dú)立和網(wǎng)絡(luò)兩種模式,可通過組態(tài)軟件技術(shù)與擴(kuò)展通訊接口進(jìn)行切換。

    3.2、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

    沉淀池排泥裝置電氣系統(tǒng)主要由吸泥泵電機(jī)、大跑行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空開、接觸器及熱保護(hù)等部分構(gòu)成。PLC控制系統(tǒng)由主機(jī)(上位機(jī),用于控制室的運(yùn)行操作和監(jiān)控),PLC、吸泥泵控制,排泥機(jī)前進(jìn)后退控制,故障報(bào)警等部分組成。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖,如圖4所示。
 



【圖4】 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

    3.3、對象動(dòng)作的規(guī)劃

    桁車式吸泥機(jī)廣泛用于平流式沉淀池的污泥刮、吸。水廠沉淀池的功能是對從水源抽吸進(jìn)來的高濁度的原水,經(jīng)反應(yīng)池加料形成礬花后,進(jìn)一步絮凝和沉淀使用的裝置。當(dāng)?shù)\花裹帶著水中細(xì)粒度的雜質(zhì)污物逐漸加大并沉積在沉淀池的底部,其沉積量將沿著沉淀池從反映池出口到沉淀池尾部呈梯形分布。傳統(tǒng)的排泥機(jī)運(yùn)行方式會(huì)造成在厚沉積區(qū)與薄沉積區(qū)均勻用力,使用水量、用電量極大。

    為了加強(qiáng)在厚沉積區(qū)的排泥能力、減少浪費(fèi)、節(jié)約成本,并在不改變排泥機(jī)的運(yùn)行速度的前提下考慮到裝置的自動(dòng)化,本設(shè)計(jì)對桁車式吸泥機(jī)的運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行了重新規(guī)劃(見圖5)。動(dòng)作規(guī)劃思路是:增加厚沉積區(qū)的運(yùn)行次數(shù),即:增加一個(gè)二分之一趟,一個(gè)三分之一趟。一個(gè)工作循環(huán)包括:一個(gè)整趟(長趟)、一個(gè)二分之一趟(中趟)、一個(gè)三分之一趟(短趟)。由于江河水質(zhì)的不確定性,如果發(fā)現(xiàn)水質(zhì)差、濁度高、沉泥厚,可按現(xiàn)場工藝要求隨時(shí)增加多個(gè)循環(huán),或隨機(jī)增加長趟、中趟、短趟個(gè)數(shù)。

    (說明:所謂“長趟”、“中趟”、“短趟”是相對與沉淀池的長度而言的。具體編程可通過對“空間調(diào)度”向“時(shí)間調(diào)度”的轉(zhuǎn)換來完成。比如說排泥裝置一整趟(單向)用120分鐘,則“中趟”定時(shí)為60分鐘,“短趟” 定時(shí)為40分鐘。之所以采用“空間調(diào)度”向“時(shí)間調(diào)度”的轉(zhuǎn)換,是由于沉淀池桁車的軌道中間不能加裝限位開關(guān)。)
 


                              【圖5】對象動(dòng)作規(guī)劃示意圖

    3.4、 時(shí)間與空間調(diào)度及PLC程序設(shè)計(jì)

    一般PLC編程就是依照簡單順序(ON/0FF控制)的邏輯關(guān)系,用戶根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求,借鑒傳統(tǒng)的繼電器控制的電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖。它不需要復(fù)雜的指令,在小型PLC中應(yīng)用最多。它也一般分三個(gè)步驟:首先給出算法流程圖,然后,控制系統(tǒng)要求進(jìn)行地址空間分配;最后,借鑒傳統(tǒng)的繼電器控制的電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖。較復(fù)雜的PLC編程常常使用“時(shí)間調(diào)度”技術(shù),它也分三個(gè)步驟,詳見下節(jié)所述。

    3.4.1、滿足工藝要求的基本控制算法

    排泥機(jī)啟動(dòng)后自動(dòng)向濁水區(qū)運(yùn)行一個(gè)整單趟,遇濁水限位開關(guān)后再向清水區(qū)運(yùn)行一個(gè)整單趟再到清水限位開關(guān),這是一次長趟來回,當(dāng)設(shè)定長趟運(yùn)行次數(shù)大于或等于1時(shí),以上步驟完成運(yùn)行,否則將被跳過而不運(yùn)行。
    
    排泥機(jī)接著向清水區(qū)運(yùn)行一個(gè)半趟行程,到達(dá)預(yù)定半趟時(shí)間后返濁水區(qū),從沉淀池中間位置返回到濁水限位處。本步驟為一次半趟來回,當(dāng)設(shè)定半趟次數(shù)≥1則運(yùn)行。否則該步驟也被跳過不運(yùn)行。

    從濁水限位開關(guān)向清水區(qū)運(yùn)行到達(dá)池長三分之一處,從池長三分之一處再返回濁水限位開關(guān)處。該步驟為一次三分之一來回,返回第2步循環(huán)往下執(zhí)行,長趟來回、半趟來回,三分之一趟來回,每運(yùn)行完成一次相應(yīng)形式的來回趟,其設(shè)定的趟數(shù)就減1,當(dāng)某種形式的趟數(shù)為減到0時(shí),就跳過該方式的運(yùn)行轉(zhuǎn)下一運(yùn)行方式,直至所有趟數(shù)為零后轉(zhuǎn)最后一步驟。

    最后,從濁水限位開關(guān)處返清水區(qū)到達(dá)清水限位開關(guān)處停車(水泵也停止)。
控制器系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)定的次數(shù)與一個(gè)完整趟所用的時(shí)間自動(dòng)計(jì)算出運(yùn)行一次循環(huán)所需要的總時(shí)間,當(dāng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間已達(dá)到該時(shí)間加一個(gè)完整趟的時(shí)間裕量而實(shí)際未停車時(shí),則說明桁車發(fā)生了爬軌之類的故障,系統(tǒng)將實(shí)施保護(hù)性停車(位置不固定);當(dāng)單向運(yùn)行超過1.5小時(shí)而未遇限位開關(guān)時(shí),系統(tǒng)同樣將保護(hù)停機(jī)。PLC基本算法見流程圖。
   

              

       
                             (a)                           (b)
                            
                                    【圖6】PLC基本程序流程圖 

    3.4.2、“時(shí)間調(diào)度”編程設(shè)計(jì)
    
    因沉淀池排泥裝置動(dòng)作較復(fù)雜,僅使用一般PLC編程方法是解決不了問題的。還需對其運(yùn)行使用“時(shí)間調(diào)度”的方式來實(shí)現(xiàn)。所謂“時(shí)間調(diào)度”,就是根據(jù)對象動(dòng)作情況,做出信號隨時(shí)間變化的圖形,并在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)。同時(shí),針對信號在不同時(shí)間上的不同狀態(tài),用時(shí)序圖相對順序邏輯編程,從而建立更為有效的控制程序。“時(shí)間調(diào)度”編程大致可分3個(gè)步驟:
    
    (1)、根據(jù)信號的輸入、輸出要求,進(jìn)行PLC的I/O地址分配。
    
    (2)、確定定時(shí)(或計(jì)數(shù))關(guān)系,找出臨界點(diǎn),即輸出信號應(yīng)出現(xiàn)變化的點(diǎn),并以這些點(diǎn)為界限,把時(shí)段劃分為若干時(shí)間區(qū)間。根據(jù)各時(shí)間區(qū)間形成條件,建立對應(yīng)的邏輯程序;確定時(shí)間區(qū)間與動(dòng)作的對應(yīng)關(guān)系,建立動(dòng)作程序。

    (3)、作時(shí)序圖,并在此基礎(chǔ)上畫梯形圖。

    當(dāng)系統(tǒng)首次投入運(yùn)行時(shí),其半趟、三分之一趟延時(shí)間為初始默認(rèn)值,半趟運(yùn)行時(shí)間默認(rèn)為20分鐘,三分之一趟運(yùn)行默認(rèn)時(shí)間為10分鐘。該默認(rèn)值一般不能滿足不同池長的要求,本系統(tǒng)設(shè)置了自學(xué)習(xí)功能:可以通過一次從清水區(qū)開始運(yùn)行至到濁水區(qū)限位開關(guān)處的試運(yùn)行,以掃描該行程運(yùn)行需要的總時(shí)間,來計(jì)算出目標(biāo)沉淀池的長度。此外,該池長的掃描時(shí)間可以動(dòng)態(tài)修正,每一次新的循環(huán)開始的每一趟從清水到濁水區(qū)運(yùn)行到達(dá)濁水限位開關(guān)處,就刷新池總長運(yùn)行時(shí)間值,然后,再更新半趟及三分之一趟延時(shí)時(shí)間值。(故一般重新啟動(dòng)時(shí)不易選擇排泥機(jī)處于沉淀池中間靠清水區(qū)部位,以防本循環(huán)的半趟、三分之一趟延時(shí)不準(zhǔn)確,不過在PLC的內(nèi)部已設(shè)置了重新預(yù)置池長時(shí)間的起點(diǎn)值30分鐘或者說當(dāng)運(yùn)行的池長時(shí)間不大于30分鐘時(shí)則本次執(zhí)行循環(huán)的學(xué)習(xí)功能就被忽略,本次的半、三分之一趟的延時(shí)時(shí)間自動(dòng)以上一個(gè)循環(huán)的半、三分之一趟延時(shí)時(shí)間計(jì)算。)
“時(shí)間調(diào)度”編程具體步驟見下面的圖表。


    就排泥裝置I/O地址分配,針對程序可設(shè)計(jì)7個(gè)臨界點(diǎn),可組成6個(gè)時(shí)間區(qū)間。這6個(gè)時(shí)間區(qū)別可用6個(gè)定時(shí)器(TIM000~TIM005)予以控制。時(shí)序圖見【圖7】。

    時(shí)間區(qū)間的邏輯條件可由定時(shí)器的工作狀態(tài)劃分,主要目的是控制沉淀池排泥裝置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。其關(guān)系如下。

    l區(qū)間與2區(qū)間的邏輯關(guān)系組合,控制邏輯是:1000.NOT(TIM000),控制排泥機(jī)前進(jìn);4區(qū)間與6區(qū)間的邏輯關(guān)系組合,控制邏輯是:TIM002.NOT(TIM004),控制排泥機(jī)后退;2區(qū)間與3區(qū)間的邏輯關(guān)系組合,控制邏輯是TIM000.NOT(TIM001),控制1#吸泥泵。4區(qū)間與6區(qū)間的邏輯關(guān)系組合,控制邏輯是TIM002.NOT(TIM004),
控制2#吸泥泵。

    在時(shí)序圖基礎(chǔ)上,經(jīng)組合后可作出如【圖8】所示梯形圖。
    
    配合【圖8】,來分析整個(gè)程序。00002為啟動(dòng)信號,它“ON”后可使01000“ON”并保持。01000“ON"啟動(dòng)TIM000。經(jīng)延時(shí),其常開接點(diǎn)“ON”,啟動(dòng)TIM001。經(jīng)延時(shí),其常開接點(diǎn)“ON”,啟動(dòng)TIM002。以此類推,直到TIM005工作。經(jīng)延時(shí)后,TIM005“OFF”。
 



【圖7】 排泥裝置控制程序時(shí)序圖

    TIM005“OFF”有兩個(gè)效果:一是若未按下00003(未使其停止工作),則它只使TIM000暫停工作,繼而使TIM001暫停工作……直到TIM005自身也停止工作。這時(shí),TIM005常閉又恢復(fù)為“ON”狀態(tài),TIM000又工作(TIM000的啟動(dòng)條件是TIM005常閉狀態(tài))。TIM000工作后,要延時(shí)才會(huì)使其常開接點(diǎn)“ON”。以后的工作,又將重復(fù)曾經(jīng)有過的時(shí)序。循環(huán)將不停地重復(fù)進(jìn)行著。二是若已按下00003(要結(jié)束循環(huán)),則TIM005的常閉接點(diǎn)將01000“OFF”。這樣可保證結(jié)束循環(huán)工作,但只能在循環(huán)結(jié)束時(shí)才發(fā)生。
 



【圖8】排泥裝置控制程序的梯形圖


    按下現(xiàn)場控制箱上的運(yùn)行按鈕,排泥機(jī)即開始啟動(dòng)向濁水區(qū)運(yùn)行;水泵不運(yùn)行,按人機(jī)界面上的運(yùn)行按鈕,排泥機(jī)即開始啟動(dòng)向濁水區(qū)運(yùn)行,水泵隨之啟動(dòng)運(yùn)行;當(dāng)前時(shí)間到達(dá)循環(huán)設(shè)定天數(shù)的設(shè)定時(shí)刻時(shí),不論排泥機(jī)處不處于運(yùn)行狀態(tài),都開始一次新的運(yùn)行循環(huán)。比如當(dāng)設(shè)定循環(huán)的天數(shù)為2天即48小時(shí),設(shè)定的開機(jī)時(shí)間為上午8:10分則排泥機(jī)在運(yùn)行完當(dāng)前循環(huán)在清水區(qū)停止后一直待機(jī),直到48小時(shí)后的8:10分自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。

4、柔性控制系統(tǒng)組態(tài)軟件的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

    4.1、組態(tài)軟件的特點(diǎn)及選用

    組態(tài)軟件是完成系統(tǒng)硬件與軟件的溝通、建立現(xiàn)場與監(jiān)控層聯(lián)系的人機(jī)界面的軟件平臺(tái),它主要由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(組態(tài)環(huán)境)、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境(組態(tài)軟件解釋執(zhí)行)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(組態(tài)結(jié)果)三部分組成。

    組態(tài)軟件在結(jié)構(gòu)上,共分為三個(gè)層次,分別對應(yīng)不同的硬件部分。模型層處于控制系統(tǒng)的被控對象級,其上的軟件主要是模型庫以及相應(yīng)的通訊、顯示等軟件子系統(tǒng);控制層運(yùn)行控制算法,主要是控制軟件的運(yùn)行;監(jiān)控層包括監(jiān)控組態(tài)軟件以及測試平臺(tái)的管理系統(tǒng),監(jiān)控組態(tài)軟件完成控制方案的設(shè)計(jì),管理系統(tǒng)維護(hù)正常管理工作的需要。

    4.2、利用組態(tài)軟件對沉淀池排泥裝置監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)

    控制系統(tǒng)所選用可在Windows98/NT/2000/XP系統(tǒng)中運(yùn)行的工控組態(tài)王軟件作為上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái),根據(jù)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控界面的開發(fā),系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控界面如圖7所示。

    用組態(tài)方式完成遠(yuǎn)程監(jiān)控的各種功能,如虛擬排泥機(jī)運(yùn)行畫面,可觀察到排泥機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行的位置及行走的時(shí)間;可通過界面上的對應(yīng)的按鈕對排泥機(jī)及排泥機(jī)上的吸泥泵進(jìn)行開停控制;從界面上還可以實(shí)時(shí)觀察到累計(jì)的排泥水量;用戶可以通過按下參數(shù)設(shè)置按鈕進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)置。工控組態(tài)王軟件能同時(shí)支持多種硬件廠家的儀器儀表、PLC、變頻器,可與之進(jìn)行可靠的通訊,它與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合,向更高一級的控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口,并進(jìn)行有效系統(tǒng)集成。
 



【圖9】 系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控界面

    組態(tài)監(jiān)控界面系統(tǒng)進(jìn)入正常工況以后,可以按下對應(yīng)面板中的手/自動(dòng)開關(guān),使對應(yīng)控制系統(tǒng)投入自動(dòng),系統(tǒng)投入自動(dòng)后,即可以對該系統(tǒng)進(jìn)行在線參數(shù)整定。由于控制系統(tǒng)的控制參數(shù)和操作參數(shù)都是分別通過接口程序和對應(yīng)對象數(shù)學(xué)模型參數(shù)連結(jié),而當(dāng)系統(tǒng)投入正常運(yùn)行以后,對象模型程序和接口程序均按優(yōu)先級、一定速度在后臺(tái)連續(xù)運(yùn)行。

    本系統(tǒng)所用的參數(shù)既可以通過PLC編程時(shí)通過系統(tǒng)參數(shù)文件方式輸入或更改,也可以通過與PLC經(jīng)485通訊電纜連接的上位機(jī)上運(yùn)行的組態(tài)軟件實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的進(jìn)行修改或更新。系統(tǒng)主要參數(shù)如下:自動(dòng)循環(huán)開停的時(shí)間間隔,系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)間與日期,整趟、半趟、三分之一趟的次數(shù)與保護(hù)時(shí)間等。

5、結(jié)束語
    
    筆者通過對柔性控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、開發(fā),已經(jīng)取得初步成效。現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行證明:此系統(tǒng)完全能滿足自來水廠工程項(xiàng)目的控制要求。與那些使用大中型DCS的控制的自來水廠相比,它成本低,功能配置靈活。其柔性控制方式極易擴(kuò)展,能方便地構(gòu)成水處理系統(tǒng)大中型工程項(xiàng)目的控制要求。

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