双容水箱液位监控系统设计正文Word文档下载推荐.docx
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并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统的稳定情况。
当我们要观察历史数据、历史曲线和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可。
若要退出系统，只需点击窗口右下方的退出就会退出运行系统。
关键词：
双容水箱；
液位；
水罐；
报警
Doubleletwatertankliquidlevelmonitoringsystemconfigurationdesign
Abstract
Thiscoursedesignusingindustrialmonitoringandcontrolsystemconfigurationsoftware（MCGS）,combiningwithanautomaticcontrolsystem,completethePCmonitoringsystemconfigurationofthecontrolsystemdesign.Enablestudentstomasterthedesignofmonitoringsoftwareandprogrammingmethodofcomputermonitoringandcontrolsystemprogramminganddebugging,technicaldocumentsandwritedesignofinitialtraining.Toworkinthecomputercontroltolayacertainfoundation.Thiscoursedesignrequiresuseofindustrialmonitoringsystemconfigurationsoftware（MCGS）,combinedwithadoubleletwatertankliquidlevelmonitoringsystem,completethePCmonitoringsystemconfigurationofthecontrolsystemdesign.Themainscreenhastwotanks,theyjustasacontainerinthisdesign.Inthemaininterfaceaswellastworegulatingvalveandawaterpump,tworegulatingvalvesarerespectivelytwowatertankliquidlevelandusercontrol,waterpumpcontrolwatertankliquidlevel1.Whenwestartthesystemlastincapturingtheinterfacewefirstinmanualstate,pressthestartbutton,andthenwatertank1andthewaterlevelintank2canaccordingtothe"
waterpump"
and"
water"
reasonablechangeofautomaticopenandcloseconditionofthestaysystemstabilized,manuallyadjustthewatervalve,reasonablesystemagainautomaticallychange.Duringthescreencanshowthewatertank1and2levelchangesofnumericalPOTS,andcansimulatetheflowoftheliquidpipe.Andinthemaininterfacecanbedirectlyobservedinrealtimecurve,checkthesystemstability.Whenwewatchthehistoricaldata,historicalcurveandalarminformation,justclicktheupperleftwindowcorrespondingtothewindow.Ifyouwanttoexitthesystem,simplyclickonthewindowtotherightexitwillexittheoperationsystem.
Keywords:
doubleletwatertank;
Liquidlevel;
Watertank;
Callthepolice
1.4总体设计2
1.5.2组态画面....................................................................................................................3
第5章主控窗口的设置..........................................................................................................9
第6章仿真............................................................................................................................10
6.1运行结果.....................................................................................................................10
6.1.2实时曲线界面11
6.1.3历史数据存储11
6.1.4历史曲线界面12
6.1.5报警信息界面12
6.1.5参数设置界面13
6.1.5实时数据界面13
6.2组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果13
第7章安全策略设计及说明.................................................................................................14
7.1“用户登录”菜单功能实现......................................................................................14
7.2“修改密码”菜单功能实现......................................................................................14第8章课程设计总结............................................................................................................15
参考文献...................................................................................................................................15
第一章选题及工艺流程分析说明
1.1题目
1.2组态设计的目标
建立一个水位监测并能实时变化的控制系统
1.3课程设计要求
1．基本要求
（1）监控系统总体设计：
了解系统设计要求，进行需求分析，确定组态软件输入输出点、内部变量等，构思监控系统的组态框架。
（2）实时数据库组态：
根据所确定的输入输出点和内部变量点，建立监控系统实时数据库。
（3）虚拟对象组态设计：
采用脚本语言或其他软件工具建立虚拟对象模型，能够仿真实际的物理对象，具有输入输出特性。
（4）窗口界面组态：
根据系统需求和实际生产过程中的对象工艺流程，设计监控系统的图形操作界面，并同实时数据库IO点链接。
（5）运行策略组态：
采用脚本语言建立监控系统的运行策略，控制所建立的软件系统的运行流程。
（6）控制策略组态设计：
选择和设计适当的控制算法并组态，实现对被控系统的控制要求。
（7）历史和趋势记录报表设计：
建立历史数据库，实现监控系统的历史数据记录和趋势显示。
（8）实时和历史报警记录报表设计：
确定和建立参数的报警限值和报警数据存储特性，实现监控系统的实时报警显示和历史报警数据查询。
（9）主控窗口组态：
通过系统菜单能对系统各个功能进行调度管理。
（10）安全策略组态：
建立监控系统的安全操作机制，对用户设定不同的操作权限，保证监控系统的安全性。
（11）进行监控系统的调试、运行和改进。
（12）编写课程设计报告
1.4总体设计
系统画面构成描述：
系统有“水箱1”和“水箱2”两个工艺设备，它们之间用一个开度可调“阀门1”连通，阀门1开启时，若水箱1中水位大于水箱2中水位时，水箱1中的水会自然流入位于水箱2中。
用一个“水泵”从水源将水打入水箱1。
水箱2有一个“阀门2”供用户取水。
1.5详细设计
组态效果要求
（1）水箱1和水箱2中的水位能根据“水泵”、“阀门1”和“阀门2”的开闭状况自动合理变化；
（2）用动画形式表现两个水箱的水位高低变化；
（3）可在一个区域内显示两个水箱的水位报警信息；
（4）可设置两个水箱的高、低水位报警限值；
（5）可从界面上手动操作出水阀的开/关状态；
（6）能根据水箱1的水位高低和水箱2的水位高低，自动控制水泵的启/停；
（7）能根据水箱1和水箱2的水位高低，定点控制阀门1的开度。
1.5.1控制方案
需要编写计算两个水箱水位对象特性的脚本程序，来模拟水箱的水位变化。
注意：
阀门1位于水箱2入口，阀门2位于水箱2出口，阀门1的流通截面积应大于阀门2的流通截面积，才能保证供水不断。
利用水位参数的报警限值（上上限值：
AlmHH、上限值：
AlmH、下限值：
AlmL、下下限值：
AlmLL）作为控制点，来编写水泵启/停和阀门1开度的位式控制程序，控制逻辑应合理。
这样，通过运行参数设置修改两个水箱的高、低水位报警限值和水泵的参数，就可以修改控制点。
1.5.2组态画面
图1-2主界面
主界面如图1-2，在主界面中有二个水箱，它们在本设计中只是作为容器。
在主界面中还有二个阀门和一个水泵，二个阀门分别是控制两水罐液位和用户用水，水泵控制水箱1液位。
当我们启动系统后进入主界面我们首先在手动状态下按动水泵启动按钮，然后水箱1和水箱2中的水位能根据“水泵”、“阀门1”和“阀门2”的开闭状况合理变化，待系统稳定后，手动调节出水阀，系统再次自动合理变化。
期间画面也能显示出水箱1和水箱2液位变化的数值，并且管道也能模拟液体的流动。
当我们要观察历史数据、历史曲线和报警信息时，只需点击窗口左上方对应窗口即可或者界面右下方的按钮。
第二章实时数据库组态设计说明
根据控制系统的需要建立数据词典，以便确定内存变量与I/O数据，运算数据的关系。
只有在数据词典中定义的变量才能在系统的控制程序中使用。
本系统中所涉及到的变量的类型主要有6个开关型变量，7个数值型变量及一个组对象变量。
具体的数据词典如下表2-1所示，图2-1为实时数据库效果图。
表2-1数据库
参数
变量名称
变量类型
单位
下限
上限
初始值
水箱1面积
水箱面积1
Double
m2
0.006
10
0.05
水箱2面积
水箱面积2
水箱1的高度
水箱高度1
m
1
水箱2的高度
水箱高度2
阀门1截面积
阀门面积1
cm2
3
阀门2截面积
阀门1开度
阀门开度1
％
100
阀门2开度
阀门开度2
水箱1水位
水箱水位1
米
水箱2水位
水箱水位2
水泵电压信号
水泵电压
V
水泵启动信号
水泵启动
Bool
False
入水流量
m3/s
出水流量
T1流入T2流量
水流量12
水泵惯性时间
Time
s
5
水泵纯滞后时间
水泵滞后时间
ms
10000
650
管道阀流量系数
流量系数1
0.65
出水阀流量系数
流量系数2
水泵增益
m3/V·
0.1
图2-1
第三章脚本程序
3.1具体程序
图3-1
循环脚本
图3-2
图3-3
第四章用户界面及报告设计
4.1用户窗口的建立
图4-1
4.2动画连接
图4-2
当系统启动后，进入主界面，按动水泵启动按钮，进入自动状态。
画面中的管道模拟液体的流动，它是与各阀门开度和水泵启动相关联的，只要数值量是非零的，管道就能模拟液体的流动。
方块中的值为系统的相应实时值，它们分别与水箱1液位、水箱2液位相关联。
左上方的显示两个水箱参数和水泵参数，分别与相对应的变量链接，能清楚知道各参数。
水箱上方的实时曲线与水位组相关联，能直观的反映出双容水箱的液位变化情况。
若想退出窗口，点击右下角的退出按钮即可。
第五章主控窗口的设置
图5-1
第1章仿真
6.1运行结果
6.1.1双容水箱液位监控系统界面
图6-1
6.1.2实时曲线界面
图6-2
6.1.3历史数据存储
图6-3
6.1.4历史曲线界面
图6-4
6.1.5报警信息界面
图6-5
6.1.6参数设置
图6-6
6.1.7
图6-7
6.2组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果
在设计开始的时候觉得自己无从下手，经过和同学交流还有在网上查资料我终于确定了自己的设计题目，在设计的过程中很多地方都要比实验的难度大，比如说历史曲线的绘制，起初以为简单的关联上就可以了，可是经过查书才知道需要先将数据存储然后再绘制曲线，即使是这样设置好了也不行，因为我的循环时间忘记了设置，所以根本没效果，找了好久才发现这个问题。
对于已知模型的描述及公式，脚本语言实现微分和水泵的延迟实现，起初真的难倒我，但经过仔细研究分析，解决了这个问题。
之后的设计过程就显得简单许多，老师大部分都做过课程示例。
第七章安全策略设计及说明
MCGS系统的操作权限和WindowsNT类似，采用用户组和用户的概念来进行操作权限的控制。
在MCGS中可以定义无限多个用户组，每个用户组中可以包含无限多个用户，同一个用户可以隶属于多个用户。
MCGS系统按用户组来分配操作权限的机制，使用户能方便地建立各种多层次的安全机制。
7.1“用户登录”菜单功能实现
图7-1
7.2“修改密码”菜单功能实现
图7-2
第八章课程设计总结
这次双容水箱液位监控系统课程设计的设计学习，让我了解并掌握了组态软件—MCGS的设计和编程方法和调试方法，在调试过程中遇到不少问题，比如：
不知道如何使用组态软件、不会编写程序、不懂调试步骤，在跟同学交流和老师的指导下，最终问题都得以解决。
帮助我理解了计算机监控系统方面的设计、控制原理与方法，觉得这个组态软件的实用性很强，可以在大工程实施之前先进行建模，模拟调试运行，参数设置，以检验其可行性和为日后的实际建设提供软件支持。
参考文献
[1]曹辉，马栋萍，王暄等主编．组态软件技术及应用．电子工业出版社
[2]龚运新，方立友编著．工业组态软件实用技术．清华大学出版社
[3]MCGS组态软件用户指南．北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
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