自動化編程設計及調試管理系統設計與實現

摘 要：自動化控制系統在污水管理中發揮著重要作用。目前自動化編程存在管理效率低問題。本文提出使用C++、C#編程語言進行自動化編程設計及調試管理系統設計與實現。所設計的系統包含功能有控制系統編程、設備管理系統、組件功能開發、調試工具開發、系統管理、代碼自動提示功能、代碼自動補全功能。采用MVC模式實現系統快速開發，使用開源MySQL數據庫進行數據存儲。應用結果表明所設計的系統能夠提高代碼編寫效率。

關鍵詞：污水處理;自動化控制;代碼補全;代碼提示

引言

污水處理自動化管理是利用采集信息對硬件進行控制的系統。由于污水處理包含功能比較復雜，因而開發污水處理自動化管理系統難度也非常大。為提高污水處理自動化管理系統開發效率，文獻[1]設計了圖形自動編程系統后置處理系統，該系統將道具軌跡信息、工藝信息存儲在數據庫中，并將其轉化為數控加工程序實現了自動編程進行刀具加工。文獻[2]使用PowerMILL和易語言開發了數控加工自動化編程系統，應用結果表明所設計的自動編程系統提高了刀具切削質量。通過文獻分析可見當前自動化編程管理多在數控加工管理中進行用用，而關于污水處理軟件控制研究較少，本文進行污水處理軟件控制技術進行研究。

1.自動化編程設計及調試管理系統需求分析

自動化控制系統中需要使用PLC編程編寫系統，傳統的編程方式降低了系統開發效率，本文就自動化控制系統面臨難題進行自動化編程程序系統設計及調試管理系統開發，用于提高系統開發效率。劉曉斌[3]為處理石油行業中油井污水處理問題，使用PLC技術進行處理。所設計的系統硬件方面包括污水泵站設備、模塊選擇;軟件方面包括格柵池監控、集水池監控、PLC程序控制。應用結果表明所設計的系統能夠解決油井污水治理問題。文獻[4]詳細研究了煤礦污水治理技術，結果表明使用自動化技術能夠提高污水處理效率。污水處理自動控制系統特點是使用上位機進行管理、系統中包含了大量的分析儀表和過程儀表、使用遠程技術進行控制，采用傳統的編程方法進行污水自動化系統開發時需要花費大量時間進行組件開發、網絡設置等，為提高污水自動化編程效率因此需要開發自動化編程系統進行污水處理系統開發。

自動化編程系統包含功能有控制系統編程、設備管理系統、組件功能開發、調試工具開發、系統管理、代碼自動提示功能、代碼自動補全功能。控制系統編程提供強大的API接口，方便PLC程序員調用接口，包含功能有API接口添加、API接口修改、API接口刪除、API接口查看。設備管理系統包含功能有設備信息添加、設備信息查看、設備信息修改、設備信息添加、設備信息刪除。組件功能開發，是方便PLC程序員進行組件二次開發，提高開發效率，包含功能有組件自定義、組件添加、組件調用、組件修改、組件查看。調試工具開發是為了方便自動化編程系統快速、智能調試，包含功能有單點調試、片段調試。系統管理包含功能有用戶信息添加、用戶信息查看、用戶信息修改、用戶信息刪除。代碼自動提示功能包含功能有，代碼規則添加、代碼規則修改、代碼自動提示、代碼規則刪除。代碼補全功能包含有代碼語法添加、代碼語法查看、代碼語法修改、代碼語法刪除。

2.自動化編程設計及調試管理系統設計

為提高系統開發效率，系統采用MVC框架進行開發，如圖1為自動化編程程序設計架構圖。

由圖1可知自動化編程程序設計架構圖是由表示層、業務層、數據層組成。底層使用C++編程語言進行自動化控制模塊設計，應用層使用C#編程語言進行界面開發。界面層使用Winform技術進行開發，利用C#提供的組件進行相應自動化編程程序界面設計。表示層主要進行控制系統編程、設備管理系統、組件功能開發、調試工具開發、系統管理、代碼自動提示功能、代碼自動補全功能界面展示。業務邏輯層進行系統功能實現。數據層使用開源MySQL數據庫進行管理。

2.1系統功能設計

2.1.1控制系統編程設計

控制系統編程提供強大的API接口，方便PLC程序員調用接口，包含功能有API接口添加、API接口修改、API接口刪除、API接口查看。底層使用C++調用設備API并將其調入到系統，在進行程序開發時可方便快速進行控制系統編程。頂層使用C#編程語言進行界面開發，采用UML建模技術進行系統功能設計。

3. 全過程自動化控制污水處理應用發展

隨著城鎮化建設不斷發展，城市人口數量增加，污染排放量隨之增加，水體污染治理難度增加。近年來政府對環保要求越來越高，目前現行有效的國標GB 15580-2011磷肥工業水污染物排放標準、GB 21904-2008化學合成類制藥工業水污染物排放標準等。采用傳統的污水管理方式已經不能滿足生產需求。周長亮[提出采用深度學習方法結合物聯網技術進行污水處理。所設計的智慧污水管控模板是由遠程交互、智能運行以及預測維護管理組成，將人工神經網絡算法應用到污水治理中實現了污水智能化管理。楊翠麗為實現城市污水處理優化目標，構建了城市污水處理模型。所構建的城市污水模型公式為：，，中包含了物料平衡、執行器飽和等約束條件;x表示操作變量;t表示時間變量。應用結果表明所設計的模型能提高城市污水處理效率。鄭懷禮認為全過程自動化控制技術是城鎮污水處理發展方向，當前污水處理中存在非線性、時變形惡點，很難完成自動控制。在此基礎之上構建了活性污泥模型，通過仿真結果表明所開發的模型能夠進行污水處理。

4.結語

本文所設計的自動化編程設計及調試管理系統應用到污水處理自動化編程管理系統中，大幅提高了自動化編程效率。通過自動代碼提示、代碼調試有助于提高編程效率和提高代碼故障識別，從而提高了代碼編寫效率。下一步將在所設計的系統中引入人工智能技術實現智能自動化編程管理。

參考文獻：

[1]郭成操，江書勇，宋車梅.圖形自動編程系統后置處理設計[J].組合機床與自動化加工技術，2005（01）：97-98.

[2]朱克憶.模具型面數控加工自動化編程系統開發[J].制造技術與機床，2019（04）：172-175.

[3]劉曉斌.PLC技術用于污水泵站自動控制系統[J].油氣田地面工程，2014，33（08）：41-42.

[4]步長存.煤礦污水處理工藝及自動控制系統研究與應用[J].中國煤炭工業，2014（02）：46-47.

作者簡介：

邱顯軍（1985-），男，漢族，四川省廣安人，本科學歷，自動化助理工程師職稱，現任重慶耐德能源裝備集成有限公司自控工程師職務，主要研究方向：工業自動化控制。

（重慶耐德能源裝備集成有限公司，重慶 401121）