基于kingview組態(tài)軟件的供水控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：本文對組態(tài)技術(shù)進行了一些研究，對其發(fā)展概況進行了比較全面的了解。以恒壓供水系統(tǒng)為例，探討了利用kingview組態(tài)軟件對恒壓供水系統(tǒng)進行上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。
關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件;恒壓供水;監(jiān)控系統(tǒng)
Abstract The thesis carried on some researches to the technique of configuration and the more overall understanding to the general developed situation. Basing on follow-up pressure supply-water system, author inquired in to design to supervisory control system of the computer to follow-up pressure supply-water by making use of the software of kingview.
Key words：configuration software;follow-up pressure supply-water;supervisory control system
一．本論文研究的背景
如何對一個系統(tǒng)進行有效的管理和應(yīng)用，而又不必有過多的投入，充分利用現(xiàn)代計算機技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。減小一些硬件的投入，通過軟件實現(xiàn)硬件的功能。這就產(chǎn)生了“組態(tài)”這種技術(shù)，它充分的利用了計算機技術(shù)，又對硬件進行了有效的管理。同時也減小了一些硬件的投入。以這種“組態(tài)”技術(shù)為依托，人們發(fā)明了“組態(tài)”軟件。組態(tài)軟件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可以聯(lián)網(wǎng)，它的兼容性比較強，不像專業(yè)PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。它與 internet聯(lián)網(wǎng)不大容易。組態(tài)軟件可以充分利用電腦的資源。
二．本論文完成的工作
在基于kingview組態(tài)軟件的供水控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的過程中，本論文主要作了以下的工作：
1. 知道了無塔恒壓供水系統(tǒng)的工藝過程和常規(guī)電氣控制系統(tǒng)的工作原理。
2. 熟悉了Kingview組態(tài)軟件的編程環(huán)境、編程方法和用Kingview組態(tài)軟件編寫上位機監(jiān)控系統(tǒng)程序。
3. 對系統(tǒng)進行了調(diào)試和編寫控制系統(tǒng)使用操作說明書。
三．組態(tài)軟件的介紹
組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(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)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。組態(tài)（configuration）意思就是模塊的任意組合，采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計算機系統(tǒng)在硬件設(shè)計上，除采用工業(yè)PC機外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I/O接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本不再需要單獨進行具體電路設(shè)計。這不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時間，更提高了工控系統(tǒng)的可靠性。在軟件設(shè)計上由于采用成熟的工控開發(fā)的工具軟件，它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要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復(fù)雜工程所要求的所有功能。
工控組態(tài)軟件集成了圖形技術(shù)、人機界面技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，使控制系統(tǒng)開發(fā)人員不必依靠某種具體的計算機語言，只需通過可視化的組態(tài)方式，就可完成監(jiān)控程序設(shè)計，降低了監(jiān)控程序開發(fā)的難度。組態(tài)軟件均具有良好的擴展性、兼容性，軟件結(jié)構(gòu)開放，可接受各種形式的數(shù)據(jù)格式。同時，支持的硬件類型也十分廣泛[1]。工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，使得大型工業(yè)控制系統(tǒng)的組態(tài)編程變得十分得簡單、容易，工程設(shè)計人員不用再設(shè)計那些復(fù)雜的應(yīng)用程序（如I/O driver等）。工控組態(tài)軟件的功能包括數(shù)據(jù)庫生成、歷史庫生成、圖形生成、報表生成、順序控制功能、連續(xù)調(diào)節(jié)功能。目前有許多工控組態(tài)軟件。例如：Intouch、Fix、Citech、WinCC、Controx(開物)、Force control(力控)、組態(tài)王。
四．恒壓供水系統(tǒng)介紹
下面以一個三臺泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程（已做過簡化），它主要是由PLC、變頻器、壓力傳感器、水泵斷路器、接觸器、中間繼電器以及水泵等組成。用戶通過控制柜上的指示操作面板上的指示燈、TD-200顯示屏及按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行。如圖1-1所示，市網(wǎng)自來水用高低水位控制器EQ來控制注水閥YV1，它們自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱內(nèi)注水。水池的高/低水位信號也接送給PLC，作為低水位報警用。通過安裝在出水管網(wǎng)上的遠傳壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)化為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使系統(tǒng)的供水管網(wǎng)壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制器加泵。根據(jù)用戶用水量的大小來控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以壓力設(shè)定值為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)[2]。
為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是很大。生活用水和消防用水共六臺泵，其中三臺消防泵，另外三臺是生活泵，平時由三臺生活泵負責(zé)生活用水，當(dāng)消防系統(tǒng)啟動時，生活用水水泵立即停止運行，消防泵立即投入運行，并按設(shè)定壓力對消防水泵進行變頻調(diào)速。消防系統(tǒng)警報解除后，生活泵再投入運行。

③ 命令語言程序編寫
組態(tài)王需要在運行時根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的情況來進行監(jiān)控。同時給下位機寫入運行參數(shù)。具體的控制要求如下,我們根據(jù)控制要求編寫應(yīng)用程序。對總數(shù)為六臺泵的生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：
（1）生活供水時系統(tǒng)低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)高恒壓值運行，生活用水時用生活管道，消防用水時用消防管道，兩種供水方式走不一樣的管道；
（2）生活/消防各使用三臺泵，并根據(jù)各自的需要設(shè)定壓力，采取“先開先停”的原則接入和退出；
（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過設(shè)定的切換時間，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長；
（4）三臺泵在啟動時要有軟啟動功能；
（5）要有完善的報警功能；
（6）對泵的操作要有手動控制功能。手動只在應(yīng)急或調(diào)試時臨時使用;
(7)如果水位低于下限，則打開開水閥，使市網(wǎng)水管的水流入水箱，對水箱進行注水;
（8）水位上升到上限，則關(guān)閉開水閥;
（9）水位從上限下降到下限之前，開水閥不工作;
(10)采用組態(tài)王設(shè)計的監(jiān)控程序能顯示和設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)、參數(shù)，能對系統(tǒng)進行操作，具有實時報警記錄和歷史數(shù)據(jù)記錄功能。
根據(jù)這寫出的應(yīng)用程序如下圖1-6所示。
經(jīng)過這幾個步驟，基本上完成了系統(tǒng)組態(tài)，但要對其進行調(diào)試。在組態(tài)王運行系統(tǒng)里，仔細觀察各個信號是否正常，如果有不正常的情況出現(xiàn)，分析可能存在的原因，如果變量設(shè)置錯誤，對象參數(shù)設(shè)置錯誤，動畫連接錯誤，表達式錯誤，命令語言錯誤等。通過“畫面-退出 ”菜單項，可以退出組態(tài)王運行系統(tǒng)，同時也可以通過“系統(tǒng)設(shè)置”退出系統(tǒng)。回到工程瀏覽器或者組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)，做出相應(yīng)的修改后再次進入組態(tài)王運行系統(tǒng)進行觀察，這需要反復(fù)多次才能使得系統(tǒng)工作完全正常。
七．總結(jié)
本論文完成了用組態(tài)王軟件對恒壓供水系統(tǒng)上位機監(jiān)控的功能。它實現(xiàn)了恒壓供水系統(tǒng)的自動監(jiān)控，能顯示和設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，能對系統(tǒng)運行進行操作，具有實時報警、報警記錄和歷史數(shù)據(jù)記錄功能。可以說大大提高了自動化水平。可以很好的服務(wù)于人們的日常生活。
但本論文組態(tài)的恒壓供水系統(tǒng)也存在一些不足，不能隨便開啟任一臺水泵，這要通過編寫程序來實現(xiàn)。由于本人水平有限，沒有編寫出這些程序。它只是監(jiān)控哪一臺水泵起動了。