自动供水系统精品版.docx

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MCGS组态软件课程设计

题目：

姓名：

学号：

学院：

专业班级：

指导教师：

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：

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：

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2.9

调节曲线工作情况示意图，如图2.10。

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：

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：

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!