图５

添

添加神经网络算法到工程组

的界面，

诸如：

生成各种动画显示画面、

报警输出、

数据与

曲线图表等。在用户窗口建立了废水处理自动控制系统

主界面，建立进出水Ｃ Ｏ Ｄ 、Ｐ Ａ Ｃ 和Ｐ Ａ Ｍ 用量、进水流量等

各变量的日、月、年变化曲线，这些窗口是本系统的人机

交互界面。

主要的操作在废水处理自动控制系统窗口

（图

４ ）

完成，其他窗口可以浏览相关的曲线走势和数据。

过氧

（４）实时数据库窗口：是工程各个部分的数据交换与

处理中心，它将Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 工程的各个部分连接成有机的整

体。

在本窗口内定义不同类型和名称的变量，

作为数据采

集、

处理、输出控制、

动画连接及设备驱动的对象。

在实时

数据库中建立了多个数据对象。数据对象的类型有数值

型、开关型、字符型和组对象型。数值型对象可以存储数

值，参加运算，并能与Ａ Ｄ Ａ Ｍ 的模拟量通道相连接。开关

型对象与Ｐ Ｌ Ｃ 的某些寄存器连接，能表示其所处的状态。

组对象型对象是多个数据对象的集合，可以方便地同时

存储在数据库中，便于浏览和分析。在建立用户窗口后，

把这些数据对象和相关的动画构件连接。软件运行时通

过操作动画构件，能对数据对象执行输入、输出。

过氧

（５）运行策略窗口：

主要完成工程运行流程的控制。

包

括编写控制程序

（ｉｆ …ｔ ｈ ｅ ｎ脚本程序），选用各种功能构

件，

如：

数据提取、

历史曲线、定时器、

配方操作、

多媒体输

出等。在运行策略窗口可以建立多个策略。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。废水处理软件除缺省的启动策

略、退出策略外，还生成了循环策略和数据存盘策略。利

用Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 自带的脚本编辑器，在循环策略内部生成多段

控制程序。这些控制程序对本废纸造纸废水处理控制系

统的自动运行起到了关键的自动控制作用。

过氧

在数据存盘策略内部利用Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 自带的策略工具箱

里的“Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ 报表输出”策略构件，对包括进水Ｃ Ｏ Ｄ 、出

水Ｃ Ｏ Ｄ 、

絮凝剂流量、

助凝剂流量等数据对象成员的存盘

组对象进行设置，

按一定形式输出。软件运行过程中可以

随时通过一个热键将相关数据存盘输出到指定的Ｅ Ｘ －

Ｃ Ｅ Ｌ 文件。

过氧

另外，Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 还提供自定义策略，可以根据具体情况

自行编写控制程序挂接到Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 中以完成特定的功能。

本废水处理控制系统即利用Ｖ Ｂ 语言编写预测控制模型，

形成一用户构件，完成出水Ｃ Ｏ Ｄ 的预测和加药量的计算。

3.2

机

ＰＬＣ 的选择及配置

过氧

西门子Ｓ ７ －２ ０ ０ 系列Ｐ Ｌ Ｃ 机以其优异的性价比受到

用户的关注和欢迎，在新设备和改造旧设备中得到了广

泛应用，为客户取得了良好的经济效益。

特别是配上全中

文组态软件，

可迅速构成上位机监控系统，

可在Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ

ｗｉｎｄｏｗｓ　２０００／ＮＴ等操作系统中运行。

它有庞大的标准

工业器件、设备图形库，支持各类型Ｐ Ｌ Ｃ 、智能仪表等硬

件设备，

可完成实时仿真、

远程控制、故障报警、

记录打印

等功能。

过氧

本控制系统采用西门子Ｓ ７ － ２ ２ ０ 　 ２ ２ ６ Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ ／ Ｒ Ｅ －

Ｌ Ａ Ｙ 型Ｐ Ｌ Ｃ ，

该Ｃ Ｐ Ｕ 采用２ ２ ０ Ｖ 交流电源，有１ ２ ８ 个数字量

输入和１２８个数字量输出，

３２个模拟量输入和３２个模拟量

输出。通过编制程序，Ｐ Ｌ Ｃ 可以独立控制电磁阀。Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ

中有该Ｐ Ｌ Ｃ 的驱动程序，因此可以和Ｓ ７ － ２ ２ ０ 通讯。

Ｐ Ｌ Ｃ 只

需要控制电磁阀１，

电磁阀２和排泥阀。

用西门子公司提供

的专门编程软件Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 　 Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ／ Ｗ Ｉ Ｎ ３ ２编程。编程后下

载到Ｐ Ｌ Ｃ 中。

3. 3

机

预测控制模型的挂接

过氧

对于一体化反应器这样的时滞性系统，需要通过预

测未来时刻的出水Ｃ Ｏ Ｄ 来决定当前时刻的加药量，即预

测模型的目的是希望通过历史时刻的原水Ｃ Ｏ Ｄ 、进水流

量、加药量以及出水Ｃ Ｏ Ｄ ，来预测系统ｔ ＋ △ｔ 时刻的出水

Ｃ Ｏ Ｄ 。控制模型的目的是为了通过ｔ ＋ △ｔ 时 预 测 出 水

Ｃ Ｏ Ｄ 、历史出水Ｃ Ｏ Ｄ 、历史进水Ｃ Ｏ Ｄ 和历史进水流量来

求出ｔ时刻废水处理系统的加药量。

鉴于ＢＰ神经网络的成

熟性及目前的广泛应用，采用该网络进行预测控制模型

的构建

［３］

。

过氧

Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 用Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 　 Ｄ Ｌ Ｌ 构件的方式来实现策略构件，

通过规范的Ｏ Ｌ Ｅ 接口挂接到Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 中。在此采用Ｖ Ｂ 语言

编写预测控制算法，如图５ 所示为Ｖ Ｂ 环境下的Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ

Ｄ Ｌ Ｌ 构件，ｃ ｌ ｓ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ 为预测模型算法类模块，

ｃｌｓｃｏｎｔｒｏｌ为控制模型算法类模块，

根据ＭＣＧＳ提供的接

口函数标准实现Ｖ Ｂ 程序与Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 的接口，按照要求可以

调用这两个模块完成预测控制。

过氧

在运行策略窗口中建立用户策略“我的构件”，如该

策略为上述的Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 　 Ｄ Ｌ Ｌ 构件，它遵守Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 规定的接

口规范。

通过设定循环时间，每隔１ｈ组态软件就会自动调

用

“我的构件１”

的运行接口，

首先预测算出下一时刻的出

水Ｃ Ｏ Ｄ ，然后根据这个值通过控制算法算出当前时刻的

相应加药量。

６５

China Pulp & Paper Industry  Vol.28, No.5  May, 2007

Ｔ

ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

技术进步

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自动控制

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