给排水处理监控系统监控程序设计.docx
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给排水处理监控系统监控程序设计
东北石油大学
课程设计
课程控制系统综合实验
题目给排水处理监控系统
院系电气信息工程学院自动化
专业班级自动化13-2班
学生姓名高玮
学生学号130601140201
指导教师霍凤财刘玉敏
2015年8月7日
东北石油大学课程设计任务书
课程控制系统综合实验
题目给排水处理监控系统
专业自动化姓名高玮学号130601140201
主要内容：
1、熟练掌握Realinfo应用；
2、掌握组态软件的点组态，硬件组态，报表设计格式和历史数据分析等能；
3、理解控制系统组态的基本思想。
基本要求：
（1）高位水箱与低位水箱中均设液位计，将水位信号送至B&RPCC2003控制器，实现自动控制；
（2）回水泵应同时接受这两个水箱的制约。
当低位水箱处于低水位时，为了避免水泵的空转，无论高水位水箱如何，回水泵都不能启动；
（3）应设有3台电动机运行指示器及自动鼓掌显示、液位显示。
3抬电机均有过载保护，短路保护，对于变频器启动时，应先是接触器通电，然后变频器通电；停止时，变频器先停止运行，然后接触器断电。
主要参考资料：
[1]魏先勋，陈信常.环境工程设计手册[M].湖南科技出版社，2002.
[2]张瑞武，智能建筑[M].北京：
中国建筑工业出版社，1991.
[3]李哲英等，实用电子电路设计[M]．北京：
电子工业出版社,1997.
[4]王顺晃，智能控制系统及应用[M].北京：
机械工业出版社,1995
[5]刘国林，建筑物自动系统[M].北京：
机械工业出版社，2002
完成期限2015.7.27—2015.8.7
指导教师
专业负责人
2015年7月2日
目录
第1章给排水处理控制系统工艺分析3
1.1给排水系统概述3
1.2给水排水系统功能3
1.3给水排水系统控制要求4
第2章给排水处理控制系统设计5
2.1仪表的选择5
2.2传感器的选择5
2.3控制方案分析6
第3章基于紫金桥的给排水处理控制系统监控程序设计7
3.1给水排水系统主控界面7
3.2给水排水系统趋势界面9
3.3给水排水系统仪表界面10
第4章结论与体会11
参考文献12
第1章给排水处理控制系统工艺分析
1.1给排水系统概述
给排水系统是任何建筑都必不可少的重要组成部分。
一般建筑物的给排水系统包括生活给水系统、生活排水系统和消防水系统，这几个系统都是楼宇自动化系统重要的监控对象。
由于消防水系统与火灾自动报警系统、消防自动灭火系统密切，国家技术规范规定消防给水应由消防系统统一控制管理，因此，消防给水系统由消防联动控制系统进行控制。
生活给水系统主要是对给水系统的状态、参数进行监控与控制，保证系统的运行参数满足建筑的供水要求以及供水系统的安全。
19世纪后期，基于对城市公共卫生重要性的认识，在美国形成了卫生工程学科，给排水工程是其主要组成部分。
20世纪60年代在美国、80年代在中国形成环境工程学科，又从水环境的高度把给排水工程原有内容的大部分包括在内，使给排水工程和环境工程、水资源工程以及环境科学互相交叉，共同发展。
电子计算机和系统工程应用于给排水工程的规划、设计、施工和运行管理，使给水质量与废水处理进入一个新阶段。
1.2给水排水系统功能
给水排水系统的监控目的是确保管网中各水泵根据用户用水量的变化能及时地改变其运行方式，使水泵房中的水泵处于最佳的运行状态，从而实现管网的合理调度。
智能建筑中给排水监控系统主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。
假设本设计为某智能建筑中的给排水监控系统，其监控对象主要是水池、水箱的水位和各类水泵的工作状态，例如，水泵的启停状态，水泵故障报警以及水箱高低水位的报警等等。
这些信号可以用文字及图形在显示屏上显示及通过打印机把其记录打印出来。
1.3给水排水系统控制要求
给排水系统的监控和管理由现场控制和集控中心来实现，其最终目的是实现给排水的合理调度，也就是说，无论用户用水量怎样变化，水泵都能及时改变其运行方式，实现水泵的最佳运行。
给排水的监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水及排水；当系统出现异常情况或需要维护时，及时发出信号，通知管理人员处理。
给排水系统监控主要包括水泵的自动启停控制、水泵的故障报警、水泵的运行状态监测、水箱水位监测等，通过程序设计来满足自动控制要求，即根据水箱的高低水位信号来控制水泵的启/停，并且进行溢水和枯水预警。
当水泵出现故障时，立即发出报警信号，同时备用泵自动投入运行。
当发生火灾时，根据火灾信号的性质立即启动消防泵。
本系统的控制要求如下：
（1）高位水箱与低位水箱中均设液位计，将水位信号送至B&RPCC2003控制器，实现自动控制；
（2）回水泵应同时接受这两个水箱的制约。
当低位水箱处于低水位时，为了避免水泵的空转，无论高水位水箱如何，回水泵都不能启动；
（3）应设有3台电动机运行指示器及自动鼓掌显示、液位显示。
3抬电机均有过载保护，短路保护，对于变频器启动时，应先是接触器通电，然后变频器通电；停止时，变频器先停止运行，然后接触器断电。
（4）设手动/自动方式转换，手动时，可优操纵者分别启动每台水泵；自动时，制定启动运行后，由B&R控制器根据高/低位水箱的液位计信号进行逻辑运算判断后，对3台水泵运行实现自动控制；手动十，3台水泵可同时运行，而自动时，生活泵和消防泵不能同时运行；
（5）对生活泵要能实现恒压供水。
手动控制时，变频器解除；
（6）实现集中控制台、实验室、现场水泵三地控制；
（7）当消防信号引入后，自动启动消防泵；自动失效时，可手动强迫启动。
第2章给排水处理控制系统设计
2.1仪表的选择
“给排水处理监控系统”课题中主要采用两个组合空调、四个普通空调、两个水箱、一个除污器、一个过滤器、一个除氧器、一个补水泵、两个循环泵、三个生产给水泵，可从图库中选择。
2.2传感器的选择
容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出"开""关"的指令，保证容器达到设定水位。
按传感器原理分浮子式、跟踪式、压力式和反射式等。
水位记录方式主要有：
记录纸描述，数据显示或打字记录,穿孔纸带,磁带和固体电路储存等。
浮子式水位计：
其原理是由浮子感应水位的升降。
有用机械方式直接使浮子传动记录结构的普通水位计，有把浮子提供的转角量转换成增量电脉冲或二进制编码脉冲作远距离传输的电传、数传水位计，还有用微型浮子和许多干簧管组成的数字传感水位计等。
应用较广的是机械式水位计。
应用浮子式水位计需有测井设备，只适合于岸坡稳定、河床冲淤很小的低含沙量河段使用。
跟踪式水位计：
又称接触式水位计，利用重锤上的电测针接触水面发出电信号，使电机正转或逆转，随时跟踪水面点的位置，从而测定水位。
一般在较陡岸坡上架设铁管，悬锤和悬索在管道中升降，驱动记录或讯号装置。
铁管进水口需有沉沙和静水设施。
力式水位计：
它的工作原理是测量水压力，推算水位。
其特点是不需建静水测井，可以将传感器固定在河底，用引压管消除大气压力，从而直接测得水位。
压力式水位计有两类。
一类为气泡型，在引压管中不断输气，用自动调节的压力天平将水压力转换成机械转角量，从而带动记录机构。
另一类为电测型，它应用固态压阻器件作传感器，可直接将水压力转变成电压模量或频率量输出,用导线传输至岸上进行处理和记录。
声波式水位计：
它是反射式水位计的一种，应用声波遇不同介面反射的原理
来测定水位。
分为气介式和水介式两类。
气介式以空气为声波的传播介质，换能器置于水面上方，由水面反射声波，根据回波时间可计算并显示出水位。
仪器不接触水体，完全摆脱水中泥沙，流速冲击和水草等不利因素的影响。
水介式是将换能器安装在河底，向水面发射声波。
声波在水介质中传播速度高，距离大，也不需要建测井。
两种水位计均可用电缆传输至室内显示或储存记录。
2.3控制方案分析
（1）远程控制
当控制柜上方式选择开关被切换到远程控制后，操作人员可选择自动或手动控制方式。
在自动方式下，PCC按联动、联锁各种逻辑关系控制设备的启动停止。
中控室操作人员可根据现场情况向下发出调度控制指令，调整设备运行状态达到工艺要求。
中控室操作人员也可以选择远程手动方式，直接手动控制单个现场设备。
（2）就地控制
就地控制级别高于远程控制。
当控制柜上方式选择开关被切换到就地自动控制，控制中心的调度控制指令被封锁，设备在PCC的控制下自动运行。
在就地手动方式下，现场操作人员通过控制柜上手动按钮启动停止设备，控制柜提供基本控制联锁。
通过应用组态王软件，可设计“给排水处理监控系统”，对给水、排水等一系列过程进行监控，提高工业生产效率。
建立一个工程大致可分为一下几个步骤：
第一步：
创建新工程。
第二步：
定义硬件设备并添加工程变量。
第三步：
制作图形画面并定义动画连接。
第四步：
编写命令语言。
第五步：
进行运行系统的配置。
第六步：
保存工程并运行：
完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。
第3章基于紫金桥的给排水处理控制系统监控程序设计
3.1给水排水系统主控界面
1.建立新画面
在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项，在右侧视图中双击“新建”图标，弹出新建画面对话框，如图3-1所示。
图3-1新建主控界面
2.使用工具箱和调色板
绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱内。
当画面打开时，工具箱和调色板会自动显示。
3.使用图库管理器
选择“图库”菜单中“打开图库”命令或按F2键打开图库管理器，使用图库管理器降低了工程人员设计界面的难度，用户更加集中精力于维护数据库和增强软件内部的逻辑控制，缩短开发周期；同时用图库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；另外利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素。
如图3-2所示。
图3-2图库管理器
4.编辑主控界面
选择工具栏中的
按钮来绘制管道。
右键点管道可以对选中的管道设置参数。
首先在组态王开发系统中绘制主控界面的管道。
在本方案中，管道宽度设为10，流线宽度设为8。
将上方一部分管道颜色改为绿色。
如图3-3所示。
图3-3绘制管道
在主控界面中添加组合空调。
按F2打开图库管理器，选择其中可以代表组合空调的图案，放在对应位置，并且调整好大小。
在界面中添加普通空调。
按F2打开图库管理器，选择其中可以代表普通空调的图案，放在对应位置，并且调整好大小。
如图3-4所示。
图3-4添加普通空调
在主控界面中添加阀门、仪表。
按F2打开图库管理器，选择其中可以代表阀门、仪表的图案，放在对应位置，并且调整好大小。
在主控界面中添加文字。
选择工具栏中的
来添加文字。
如图3-5所示。
图3-5给水排水处理系统主控界面
3.2给水排水系统趋势界面
发展趋势：
随着节能技术不断发展，加热炉节能控制系统正日趋完善。
以燃烧过程数学模型为依据建立的最佳燃烧过程计算机控制方案已进入实用阶段。
例如，按燃烧过程稳态数学模型组成的微机控制系统已开始在炼油厂成功使用。
有时利用计算机实现约束控制，使加热炉经常维持在约束条件边界附近工作，以保证最佳燃烧。
随着建立燃烧模型工作的进展和计算机技术的应用，加热炉燃烧过程控制系统将得到进一步的完善。
图3-6给排水处理系统历史趋势曲线
3.3给水排水系统仪表界面
选择“图库”菜单中“打开图库”命令或按F2键打开图库管理器，选择需要的仪表；通过工具箱中的工具画相应的仪表。
给水排水处理系统仪表界面如图3-7所示：
图3-7给水排水处理系统仪表曲线
第4章结论与体会
整个给水排水处理控制系统的设计结束了。
整个设计的过程虽然是艰难的，但自己受益匪浅，因为当自己设计的成果呈现在眼前的时候，那种成就感是无可比拟的。
做课程设计是很有收获的，因为在大学的生活中，太多的书本知识，太多的考试让我们的实际动手能力受到了很大的限制，没有学到真正的知识，或者说是也就只是纸上谈兵，那些理论知识没有得到真正的利用。
课程设计正好弥补了这一点的不足，给我们提供了一个时间理论知识的机会，尽管本次设计离实际情况还有一点距离，但是能够独立的完成整个设计，已经加深了我们对于课程知识的理解，
同时明白一个设计所必须的知识和思维，通过大家的讨论也能够了解到很多的问题。
实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。
总之，通过整个设计的完成，确实学到了很多实际的知识和比较好的工程思维，我想这是最重要的。
参考文献
[1]魏先勋，陈信常.环境工程设计手册[M].湖南科技出版社，2002.
[2]张瑞武，智能建筑[M].北京：
中国建筑工业出版社，1991.
[3]李哲英等，实用电子电路设计[M]．北京：
电子工业出版社,1997.
[4]王顺晃，智能控制系统及应用[M].北京：
机械工业出版社,1995
[5]刘国林，建筑物自动系统[M].北京：
机械工业出版社，2002
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
控制系统综合实验
题目名称
给排水处理监控系统
学生姓名
高玮
学号
130********1
指导教师姓名
霍凤财
刘玉敏
职称
副教授
副教授
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语：
指导教师：
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