引言

《世紀星組態(tài)軟件》是在PC機上開發(fā)的智能型人機接口（HMI）軟件系統(tǒng)，運行于 Windows 98/2000/NT/XP 中文操作系統(tǒng)平臺，全中文界面。產(chǎn)品在開發(fā)和設計過程中，采用國際先進的組態(tài)理念，吸收當前國內(nèi)外先進組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果，并經(jīng)過嚴格的實驗測試和眾多行業(yè)的現(xiàn)場實踐。

《世紀星組態(tài)軟件》作為一個實時的人機界面實用程序生成器，可以產(chǎn)生在管理級別上的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）程序?！妒兰o星組態(tài)軟件》由開發(fā)系統(tǒng)（CSMaker）和運行系統(tǒng)（CSViewer）兩部分組成。CSMaker 和 CSViewer 是各自獨立的 世紀星組態(tài)軟件Windows 32 位應用程序，均可單獨使用，兩者又相互依存，在開發(fā)系統(tǒng)中設計開發(fā)的畫面應用程序必須在運行系統(tǒng)中才能運行。

《世紀星組態(tài)軟件》運行系統(tǒng)是世紀星的實時運行環(huán)境，用于顯示開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負責數(shù)據(jù)庫與 I/O 服務程序的數(shù)據(jù)交換。它通過實時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能。

概述

供水系統(tǒng)是國民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點是水壓不能保持恒定，導致部分設備不能正常工作。變頻調(diào)速技術是一種新型成熟的交流電機無極調(diào)速技術，它以其獨特優(yōu)良的控制性能被廣泛應用于速度控制領域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴格的要求，因而變頻調(diào)速技術得到了更加深入的應用。恒壓供水方式技術先進、水壓恒定、操作方便、運行可靠、節(jié)約電能、自動化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：

（1）維持水壓恒定

（2）控制系統(tǒng)可手動/自動運行

（3）多臺泵自動切換運行

（4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當外界停止用水時，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時自動喚醒

（5）在線調(diào)整PID參數(shù)；

（6）泵組及線路保護檢測報警，信號顯示等將管網(wǎng)的實際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進行比較，當管網(wǎng)壓力不足時，變頻器增大輸出頻率，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量增加，迫使管網(wǎng)壓力上升。反之水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量減小，管網(wǎng)壓力下降，保持恒壓供水。

一般供水方式，多為用水量調(diào)節(jié)開停泵數(shù)量，壓力偏小時加泵，壓力偏高時減泵。傳統(tǒng)控制方式為人工手動控制，存著如下缺點： 操作方式落后，人為因素很大；管理方式落后，無法建立嚴格科學管理體制；設備運行不合理，維修量大，使用壽命短；能耗高、機械磨損大，生產(chǎn)成本高；采用自動恒壓供水系統(tǒng)，可以大大改善供水性能，穩(wěn)定供水壓力，節(jié)約電能。

系統(tǒng)結構

系統(tǒng)采用一臺變頻器控制多臺水泵以循環(huán)工作方式，中心控制器為PLC可編程控制器，以設定壓力和反饋壓力為控制目標，以PID為控制算法組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。以降壓啟動柜或軟啟動器作為工頻運行回路或獨立后備系統(tǒng)。實時采集水網(wǎng)參數(shù)、電網(wǎng)參數(shù)、電機溫度、設備運行狀態(tài)，達到優(yōu)化運行、可靠保護、確保供水、節(jié)約電耗。

控制方式

以出口總管網(wǎng)水壓為控制目標，以供水時間、季節(jié)為參考值，合理組合開泵臺數(shù)，減少開停泵次數(shù)，達到穩(wěn)定水壓、節(jié)電供水之目。

1、調(diào)節(jié)開、停泵組數(shù)量和變頻調(diào)速泵轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)管網(wǎng)水壓目，穩(wěn)定供水壓力。

2、調(diào)節(jié)精度：-0.1Mpa～+0.1Mpa。

3、以管網(wǎng)水壓為控制目標，達到高效節(jié)能供水。

4、以24小時為周期，用水量不同可上分段設定供水壓力，PLC依據(jù)設定值自動運行。

5、以“先入先出”為準則，對水泵進行優(yōu)化組合，循環(huán)投切。 對變頻機組負荷實時計算，確定各泵開、停時間，使各泵高效區(qū)段工作并磨損均勻。

6、閥門自動控制。工作程序為：

開泵----檢測泵出口水壓----壓力達到設定值時開閥----檢測閥門開盡限位。

關閥----檢測閥門關盡限位----停泵。

7、PLC精確控制，使泵組變、工頻運行實現(xiàn)無擾動切換。并保證各泵磨損均勻。

8、對供水量計算，限制泵組臨界狀態(tài)頻繁起停。

9、每臺泵組后備手動軟起控制功能，確保故障情況下不間斷供水。

10、水壓異常報警，低水池水位過低自動停機，用水量極小時自動停機。

11、軟啟動，減少了單泵啟動電流、沖擊和水泵機械磨損，延長設備使用壽命。

12、PLC與上位監(jiān)控站連網(wǎng)功能。

13、自動運行，遠程運行，手動運行。手動運行為最高優(yōu)先權。

14、 監(jiān)測所有設備相關參數(shù)：電機電壓、電流、溫度、運行時間、運行狀態(tài)、出口水壓、閥門 狀態(tài)、閥門故障、水池水位、管網(wǎng)水壓、水質(zhì)參數(shù)。 中心控制室進行網(wǎng)絡通訊，協(xié)調(diào)生產(chǎn)。

15、 對排污泵進行實時監(jiān)控和自動控制。

技術經(jīng)濟指標分析

1、水泵其揚程（H）、流 量（Q）、轉(zhuǎn)速（N）和軸功率（P）之間存如下關系： Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3

由此可見，水泵出口流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚程與轉(zhuǎn)速平方成正比，消耗軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。對水泵進行調(diào)速運行，對供水流量與壓力進行調(diào)節(jié)，有著非常明顯節(jié)能效果。當變頻泵運行45Hz時。比工頻運轉(zhuǎn)節(jié)電27%。P（45）/p（50）=（45/50）3=73%

2、應用變頻調(diào)速可以用水需求量對水泵流量進行無級調(diào)整，減少開停工頻泵次數(shù)，減少對電網(wǎng)及水泵機械沖擊，延長設備使用壽命，大大減少爆管危險性，減少工程維修費用和跑水浪費，間接節(jié)約了成本。

3、供水施工經(jīng)驗和運行數(shù)據(jù)分析，一般每天可分為幾個檔次壓力供水，其直接節(jié)電率10%以上?？紤]減少維修費用，延長設備使用壽命，提高管理水平和自動化監(jiān)控能力等間接節(jié)能效率，總節(jié)能率可達18%以上。

上位機監(jiān)控軟件

《世紀星組態(tài)軟件》是PC機上開發(fā)智能型人機接口（MMI）軟件系統(tǒng)，它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統(tǒng)，全中文界面，并充分利用了Windows各種便利功能。

《世紀星組態(tài)軟件》由開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)組成。開發(fā)系統(tǒng)是《世紀星組態(tài)軟件》集成開發(fā)環(huán)境，軟件開發(fā)者這個環(huán)境中完成界面設計、數(shù)據(jù)庫定義、動畫連接、硬件設備安裝、網(wǎng)絡配置、系統(tǒng)配置等。該系統(tǒng)具有先進完善圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理抽象控制對象，能非常簡單、方便對數(shù)據(jù)報警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等進行操作；開發(fā)者利用其豐富圖形控件和自定義圖庫功能，可以大大減少設計界面時間；簡單而實用編程命令語言，開發(fā)者不需要編程經(jīng)驗就可以設計完成實際工程；方便硬件設備安裝向?qū)Ш腿嬷С謬鴥?nèi)國際工控底層設備，徹底實現(xiàn)工控現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。

運行系統(tǒng)是《世紀星組態(tài)軟件》系統(tǒng)實時運行環(huán)境，用于顯示開發(fā)系統(tǒng)中建立動畫圖形畫面，并負責數(shù)據(jù)庫與硬件設備數(shù)據(jù)交換。運行系統(tǒng)能實時而形象反映現(xiàn)場所有參數(shù)和實際情況；實時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集各種數(shù)據(jù)；可把數(shù)據(jù)變化用動畫方式形象表示出來，同時完成實時和歷史報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、實時和歷史趨勢曲線等監(jiān)控功能；可生成歷史數(shù)據(jù)文件，用于追憶歷史事件；靈活方便組態(tài)式報表，可充分滿足用戶各種報表需要。

工藝過程

1、主畫面

2、PID 調(diào)節(jié)

3、打印報表