水泵模拟仿真

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书

第四章中央水泵房的模拟仿真

在整个水泵系统就地控制箱上的指示灯信号有：高压柜合闸、高压柜短接电抗器、电动阀开到位、电动阀关到位、电动阀过转矩、真空度。

由PLC柜上的触摸屏和上位计算机组成的网络监控，触摸屏安装的是嵌入版的MCGS组态软件，上位计算机安装的是网络版的MCGS组态软件，两种组态软件的监视画面基本相同。在组态软件的监视画面上，详细地显示了PLC控制系统各种工作状态和运行数据，使工作人员可以很方便地了解整个中原水泵系统的工作情况。

本设计采用的组态软件为北京昆仑通泰自动化软件科技有限公司研发的MCGS，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。

MCGS是能够在Microsoft各种32位Windows平台上运行的开发工具，MCGS 的体系结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略5部分组成，如图5-1所示。运行时，MCGS通过对现场实时数据的采集、处理，并以动画显示、流程控制、报警处理和报表输出等方式，防爆值班人员进行现场操作。MCGS嵌入版组态软件专门应用于嵌入式操作系统，它适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。

图5-1 MCGS体系结构图

用MCGS创建工程的流程图，如下图所示：

图5-2 工程的流程图

4.1 用户窗口组态

在用户窗口中，通过对多个图形对象的组态设置，建立相应的动画连接，用清晰生动的画面反映工业控制过程。用户窗口是由用户来定义的、用来构成MCGS嵌入版图形界面的窗口。用户窗口是组成MCGS嵌入版图形界面的基本单位，所有的图形界面都是由一个或多个用户窗口组合而成的，它的显示和关闭由各种功能构件(包括动画构件和策略构件)来控制[10]。用户窗口相当于一个“容器”，用来放置图元、图符和动画构件等各种图形对象，通过对图形对象的组态设置，建立与实时数据库的连接，来完成图形界面的设计工作。如下图所示：

图4-3 用户窗口

图4-4是在模拟仿真中的总泵房监视画面，在画面上可以观察到每个泵房的启停、水流状态、各个阀门的启停以及实时参数，从而实时的监控水泵的运行。更加准确的控制和监视每个水泵，从而确保了矿井排水安全。

图4-4 泵房监视画面

图4-5为泵房的实时数据曲线，在画面上显示了水仓水位、总管压力、瞬时流量、前轴温度、出水压力、1#泵电流、2#泵电流、3#泵电流、4#泵电流、5#泵电流等参数的实时状况。

图4-5 实时数据曲线

图4-6为报警数据显示画面。画面上显示了出水管压力，各个水泵的前轴温度，

各个水泵的出水压力，水仓水位，各个水泵的回水温度等报警。

图4-6 报警数据

图4-7是水泵监视画面，显示了系统参数、电量参数、水泵参数以及防爆电磁阀

的开关、真空泵的开关、水泵的开关等，其余水泵的监视画面也如图所示。

图4-7 一号水泵监视画面

图4-8为系统参数设定画面，画面上显示了运行模式的切换，真空泵的投入与切

除，水泵的投入与切除，PLC时钟同步，液位检测方式，限制设定等参数设定。

图4-8系统参数设定

4.2 设备窗口组态

设备窗口是MCGS嵌入版系统的重要组成部分，在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。

在MCGS嵌入版中，实现设备驱动的基本方法是：在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性，将设备的操作方法如硬件参数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之中，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理。通过通道连接，它既可以向实时数据库提供从外部设备采集到的数据，供系统其它部分进行控制运算和流程调度，又能从从实时数据库查询控制参数，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制[11]。

该系统在MCGS软件模拟仿真的过程中，每个参数是通过模拟量采集出来的，如下图所示：

图4-9 设备窗口

4.3 运行策略组态

所谓“运行策略”，是用户为实现对系统运行流程自由控制所组态生成的一系列功能块的总称。MCGS嵌入版为用户提供了进行策略组态的专用窗口和工具箱。

运行策略的建立，使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，控制用户窗口的打开、关闭以及设备构件的工作状态，从而实现对系统工作过程精确控制及有序调度管理的目的[12]。如下图所示：

图4-10 运行策略窗口

在运行策略中，报警语句为：

!SetAlmValue(水位,超限水位,80)

!SetAlmValue(水位,报警水位,60)

!SetAlmValue(水位,启动水位,40)

!SetAlmValue(水位,停机水位,20)