基于wincc的水厂自动化监控系统设计

基于wincc的水厂自动化监控系统设计内容摘要：

拟量无线接收模块 ................................................................ 27 DAM3000 数据采集卡、水位计 ............................................................... 28 华特 2020 复合二氧化氯发生器、变频器 ............................................... 29 采集程序综合 ............................................................................................. 30 组态报警系统 ......................................................................................................... 32 自动加氯程序 ......................................................................................................... 33 LED 程序 ................................................................................................................ 35 打印报表程序 ......................................................................................................... 36 用户管理 ................................................................................................................. 39 WEB 发布 ............................................................................................................... 39 总结 ......................................................................................................................... 39 第六章 结论与展望 .......................................................................................................... 41 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） iii 参考文献 ............................................................................................................................... 42 致 谢 .................................................................................................................................... 43 附录 A 发送数据到 LED 屏的程序 ........................................................................... 44 附录 B CRC 校验程序 ................................................................................................... 48 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 1 第一章 绪 论 课题来源 本课题来源于 湘潭力博电气技术有限公司 与 湖南 浏阳 永安供水公司的 合作项目。 湘潭力博电气技术有限公司是一家高科技技术型企业，专门从事自动化产品研发及生产，变频节能技术推广，电气自动化系统解决方案的设计、开发、制造、维护，以及相关工控产品销售维修技术服务的专业化公司。 湖南浏阳永安供水公司是一家城镇自来水公司，主要为浏阳永安镇的居民提供生活用水以及 为 大型工 业 园提供工业用水。 由于城镇居民的增长和工业园的不断发展，自来水的供应量正与日俱增，传统的水厂管理模式效率低，已不能满足发展的需要。 因而湘潭力博电气技术有限公司与湖南浏阳永安供水公司合作开发水厂自动化 监控 系统，以期 实现了水厂全自动化监控 ，提高了水质处理的效率，减轻了运行人员的负担，提高 水厂运行的安全和可靠性。 课题背景 自来水是人民群众生活必须品，水价调整涉及千家万户甚至是工业的发展，影响面广，社会反响大。 近年来，随着中国经济的发展以及城镇化 进程 的推进，水厂的企业化的发展也应与时俱进，尤其是两会以来，国家对水安全的高度重视 ，需 要 在全国建立惠及普通百姓的农村 安全 饮水工程。 特别是随着电子计算机技术在各行各业的广泛应用，水厂的自动化管理成为必然趋势。 监控系统发展情况 随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。 在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手 进行源程序的 修改，因而更是相当困难。 通用工业自动 化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 组态（ Configuration）为模块化任意组合。 通用组态软件主要特点： （ 1） 延续性和可扩充性。 用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 2 系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级； （ 2） 封装性（易学易用）。 通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握 太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能； （ 3） 通用性。 每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（ PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的 I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。 关键技术发展概况 组态软件技术 组态的概念最早来自于英文的 “configuration”一词，含义是通过软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。 在组态监控软件出现之前，用户主要是通过自行研发或者外包的形式编写 HMI 的应用，或者直接购买封闭性的专用控制系统。 这些方式，无论是在与外界数据通讯，还是在系统改造、升级等方面都存在着不足。 上世纪 80 年代末，世界上第一款商品化的监控组态软件 InTouch 诞生于美国的 Wonderware 公司，迄今已经有 20 年的历史。 随着 PC 在全球的普及，基于 PC 的监控组态软件也 开始蓬勃发展。 组态监控软件的出现，很好地解决了上述问题。 采用组态监控软件，用户可以构建一套最适合自己的应用系统。 随着组态软件的快速发展，实时数据库、实时控制、 SCADA、通信及联网、开放数据接口、对 I/O 设备的广泛支持也逐渐成为它的主要内容。 本文中所涉及的组态监控软件是指数据采集与过程控制的专用软件。 该类软件主要是指处于自动控制系统中的监控层，通过灵活的组态方式，帮助用户快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据收集处理中心，监视中心 和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备 ( 如 PLC、智能仪表、 DCS 等 ) 共同构成快速响应 /控制中心。 控制方案和算法一般在设备上组态并执行，也可以在 PC 上组态，然后下载到设备中执行。 组态监控类软件产品在生产中的应用，主要用于以下几个方面 :  查看生产现场的实时数据及流程画面；  自动打印各种实时 /历史生产报表；  自有浏览各个实时 /历史趋势画面；  及时得到并处理各种过程报警和系统报警； 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 3  在需要时 , 人为干涉生产过程 , 修改生产过程参数和状态； RS485 数据传输技术 串口是一种接口标准，它规定了接口的电气标准，简单说只是物理层的一个标准。 没有规定接口插件电缆以及使用的协议，所以只要我们使用的接口插件电缆符合串口标准就可以在实际中灵活使用，在串口接口标准上使用各种协议进行通讯及设备控制。 最常用的是 RS232 接口和 RS485 接口，但 RS232 接口只能实现点对点的通信方式，这种方式不能实现远距离传输也没有联网功能。 随后出现的 RS485 解决了这个问题。 RS485 接口具有如下优点：  RS485 的电气特性：逻辑 “ 1” 以两线间的电压差为 +（ 2—6） V表示；逻辑 “ 0”以两线间的电压 差为 － （ 2—6） V表示。 接口信号电平比 RS232C 降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与 TTL电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。  RS485 的数据最高传输速率为 10Mbps。  RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。  RS485 最大的通信距离约为 1219M，最大传输速率为 10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在 100Kb/S 的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加 485 中继器。 RS485 总线一般最大支持 32 个节 点，如果使用特制的 485 芯片，可以达到 128 个或者 256 个节点，最大的可以支持到 400 个节点。 因 RS485 接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为 RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以 RS485 接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485 接口连接器采用 DB9 的 9 芯插头座，与智能终端 RS485 接口采用 DB9（孔），与键盘连接的键盘接口 RS485 采用 DB9（针）。 RS485 总线 ,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用 RS485 串行总线标 准。 RS485 采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。 加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至 200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。 RS485 用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。 应用 RS485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32 台驱动器和 32 台接收器。 LED 技术 LED（ Light Emitting Diode）， 发光二极管 ，是一种固态的 半导体 器件，它可以直接把电转化为光。 LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附 湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 4 在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的 正极 ，使整个晶片被 环氧树脂 封装起来。 半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子。 但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个 “ PN 结 ”。 当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 发光的原理。 而光的 波长 也就是光的颜色，是由形成 PN 结的材料决定的。 LED 具有如下优点 ：  体积小 ： LED 基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。  耗电量低 ： LED 耗电相当低，一般来说 LED 的工作电压是。 工作 电流 是。 这就是说 ， 它消耗的电不超过。  使用寿命长 ： 在恰当的电流和电压下， LED 的使用寿命可达 10 万小时。  高亮度、低热量 ： LED 使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。  环保 ： LED 是由无毒的材料。