自动化编程设计及调试管理系统设计与实现

摘 要：自动化控制系统在污水管理中发挥着重要作用。目前自动化编程存在管理效率低问题。本文提出使用C++、C#编程语言进行自动化编程设计及调试管理系统设计与实现。所设计的系统包含功能有控制系统编程、设备管理系统、组件功能开发、调试工具开发、系统管理、代码自动提示功能、代码自动补全功能。采用MVC模式实现系统快速开发，使用开源MySQL数据库进行数据存储。应用结果表明所设计的系统能够提高代码编写效率。

关键词：污水处理;自动化控制;代码补全;代码提示

引言

污水处理自动化管理是利用采集信息对硬件进行控制的系统。由于污水处理包含功能比较复杂，因而开发污水处理自动化管理系统难度也非常大。为提高污水处理自动化管理系统开发效率，文献[1]设计了图形自动编程系统后置处理系统，该系统将道具轨迹信息、工艺信息存储在数据库中，并将其转化为数控加工程序实现了自动编程进行刀具加工。文献[2]使用PowerMILL和易语言开发了数控加工自动化编程系统，应用结果表明所设计的自动编程系统提高了刀具切削质量。通过文献分析可见当前自动化编程管理多在数控加工管理中进行用用，而关于污水处理软件控制研究较少，本文进行污水处理软件控制技术进行研究。

1.自动化编程设计及调试管理系统需求分析

自动化控制系统中需要使用PLC编程编写系统，传统的编程方式降低了系统开发效率，本文就自动化控制系统面临难题进行自动化编程程序系统设计及调试管理系统开发，用于提高系统开发效率。刘晓斌[3]为处理石油行业中油井污水处理问题，使用PLC技术进行处理。所设计的系统硬件方面包括污水泵站设备、模块选择;软件方面包括格栅池监控、集水池监控、PLC程序控制。应用结果表明所设计的系统能够解决油井污水治理问题。文献[4]详细研究了煤矿污水治理技术，结果表明使用自动化技术能够提高污水处理效率。污水处理自动控制系统特点是使用上位机进行管理、系统中包含了大量的分析仪表和过程仪表、使用远程技术进行控制，采用传统的编程方法进行污水自动化系统开发时需要花费大量时间进行组件开发、网络设置等，为提高污水自动化编程效率因此需要开发自动化编程系统进行污水处理系统开发。

自动化编程系统包含功能有控制系统编程、设备管理系统、组件功能开发、调试工具开发、系统管理、代码自动提示功能、代码自动补全功能。控制系统编程提供强大的API接口，方便PLC程序员调用接口，包含功能有API接口添加、API接口修改、API接口删除、API接口查看。设备管理系统包含功能有设备信息添加、设备信息查看、设备信息修改、设备信息添加、设备信息删除。组件功能开发，是方便PLC程序员进行组件二次开发，提高开发效率，包含功能有组件自定义、组件添加、组件调用、组件修改、组件查看。调试工具开发是为了方便自动化编程系统快速、智能调试，包含功能有单点调试、片段调试。系统管理包含功能有用户信息添加、用户信息查看、用户信息修改、用户信息删除。代码自动提示功能包含功能有，代码规则添加、代码规则修改、代码自动提示、代码规则删除。代码补全功能包含有代码语法添加、代码语法查看、代码语法修改、代码语法删除。

2.自动化编程设计及调试管理系统设计

为提高系统开发效率，系统采用MVC框架进行开发，如图1为自动化编程程序设计架构图。

由图1可知自动化编程程序设计架构图是由表示层、业务层、数据层组成。底层使用C++编程语言进行自动化控制模块设计，应用层使用C#编程语言进行界面开发。界面层使用Winform技术进行开发，利用C#提供的组件进行相应自动化编程程序界面设计。表示层主要进行控制系统编程、设备管理系统、组件功能开发、调试工具开发、系统管理、代码自动提示功能、代码自动补全功能界面展示。业务逻辑层进行系统功能实现。数据层使用开源MySQL数据库进行管理。

2.1系统功能设计

2.1.1控制系统编程设计

控制系统编程提供强大的API接口，方便PLC程序员调用接口，包含功能有API接口添加、API接口修改、API接口删除、API接口查看。底层使用C++调用设备API并将其调入到系统，在进行程序开发时可方便快速进行控制系统编程。顶层使用C#编程语言进行界面开发，采用UML建模技术进行系统功能设计。

3. 全过程自动化控制污水处理应用发展

随着城镇化建设不断发展，城市人口数量增加，污染排放量随之增加，水体污染治理难度增加。近年来政府对环保要求越来越高，目前现行有效的国标GB 15580-2011磷肥工业水污染物排放标准、GB 21904-2008化学合成类制药工业水污染物排放标准等。采用传统的污水管理方式已经不能满足生產需求。周长亮[提出采用深度学习方法结合物联网技术进行污水处理。所设计的智慧污水管控模板是由远程交互、智能运行以及预测维护管理组成，将人工神经网络算法应用到污水治理中实现了污水智能化管理。杨翠丽为实现城市污水处理优化目标，构建了城市污水处理模型。所构建的城市污水模型公式为：，，中包含了物料平衡、执行器饱和等约束条件;x表示操作变量;t表示时间变量。应用结果表明所设计的模型能提高城市污水处理效率。郑怀礼认为全过程自动化控制技术是城镇污水处理发展方向，当前污水处理中存在非线性、时变形恶点，很难完成自动控制。在此基础之上构建了活性污泥模型，通过仿真结果表明所开发的模型能够进行污水处理。

4.结语

本文所设计的自动化编程设计及调试管理系统应用到污水处理自动化编程管理系统中，大幅提高了自动化编程效率。通过自动代码提示、代码调试有助于提高编程效率和提高代码故障识别，从而提高了代码编写效率。下一步将在所设计的系统中引入人工智能技术实现智能自动化编程管理。

参考文献：

[1]郭成操，江书勇，宋车梅.图形自动编程系统后置处理设计[J].组合机床与自动化加工技术，2005（01）：97-98.

[2]朱克忆.模具型面数控加工自动化编程系统开发[J].制造技术与机床，2019（04）：172-175.

[3]刘晓斌.PLC技术用于污水泵站自动控制系统[J].油气田地面工程，2014，33（08）：41-42.

[4]步长存.煤矿污水处理工艺及自动控制系统研究与应用[J].中国煤炭工业，2014（02）：46-47.

作者简介：

邱显军（1985-），男，汉族，四川省广安人，本科学历，自动化助理工程师职称，现任重庆耐德能源装备集成有限公司自控工程师职务，主要研究方向：工业自动化控制。

（重庆耐德能源装备集成有限公司，重庆 401121）