基于MCGS的水位監控系統仿真設計

李玉蘭，趙崧程，崔守娟

（鎮江高等職業技術學校，江蘇 鎮江 212016）

在日常生活中，常需要對容器中的液位（水位）進行自動控制，如自動控制水箱、水池、水槽、鍋爐等容器的蓄水量，抽水馬桶自動補水、電開水機自動進水等。雖然水位控制的技術要求和精度不同，但基本控制原理都為反饋控制方式，如圖1所示。控制方式的主要區別是檢測液位方式、反饋形式和控制器。

圖1 液位（水位）自動控制原理Figure 1 Principle of automatic control of liquid level（water level）

超聲波、激光紅外測距、機械浮子、壓力傳感器測距等工程應用的液位測量用方法，應根據應用場合和要求進行選擇。隨著科技的迅猛發展，液位測量技術趨于智能化、微型化、可視化。為更好地節約資源，實現對水位的智能化控制，選用MCGS組態軟件對水箱的水位控制進行模擬仿真，實現水位的滿、低水位控制。

1 MCGS組態軟件

MCGS組態軟件是北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司研發的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp 等操作系統。 這個組態軟件有3個版本，分別是嵌入版、網絡版、通用版。系統設計采用的是嵌入版。

2 水位監控系統的組成

通過動畫制作、控制流程編寫、模擬設備連接等組態操作來組成水位控制系統的MCGS組態。水位控制需要采集的數據包括2個模擬數據和3個數字數據，具體如表1所示。

表1 采集數據Table 1 Data collecting

3 水位監控系統設計

3.1 新建工程和建窗口

通過建立5個窗口來完成仿真，分別為主窗口、水位控制、報警、曲線和報表。點擊MCGS組態環境進入MCGS組態平臺，點擊“文件”，選中“新建工程”，確認，如圖2所示。點擊“用戶窗口”圖標，選中“窗口0”，單擊“屬性”進入“用戶窗口屬性設置”對話框，如圖3所示。

在基礎屬性中將窗口名稱改為“水位控制＂；在＂窗口位置”選中“最大化顯示”；點擊“水位控制”，選中“動畫組態”進入“動畫制作”窗口，使用模擬設備進行連接，動畫就可以自動運行。窗口界面如圖4所示。

3.2 定義數據對象

單擊MCGS組態中的“實時數據庫”，進入實時數據庫窗口。在實時數據庫窗口選擇 “新增對象”按鈕，在數據對象列表中增加新數據對象。定義后的數據對象如圖5所示。

3.3 建立動畫和動畫連接

根據系統的設計要求建立與其相關的仿真畫面。為實現仿真效果，需要對每一個圖形和管道進行動畫連接。動畫連接建立完成后，系統會按照動畫連接的要求圖形進行對象變化。建好的主畫面如圖6所示。

圖2 新建工程窗口Figure 2 New project window

圖3 用戶窗口屬性Figure 3 User window properties

圖4 窗口界面Figure 4 Windows interface

圖5 數據名稱及數據類型Figure 5 Data name and data type

圖6 水位控制界面Figure 6 Water level control interface

3.4 腳本程序編輯

部分命令語言如下：

IF急停＝1THEN

水泵＝0

調節閥＝0

出水閥＝0

運行方式＝0

ELSE

IF運行方式＝1THEN

出水閥＝1

IF液位2＜液位2下限THEN

調節閥＝1

ENDIF

IF液位2＞液位2上限THEN

調節閥＝0

ENDIF

IF液位1＜液位1下限THEN

水泵＝1

ENDIF

IF液位1＞液位1上限THEN

水錄＝0

ENDIF……

3.5 系統仿真

系統命令語言編輯完成后，建立報警顯示、報警數據、報表網格和趨勢曲線圖，按照要求完成設置并保存。點擊下載工程按鈕進入運行環境圖標，在下載配置窗口點擊工程下載，下載完成后進行工程運行。

系統運行時，可通過點擊啟動打開水泵，水泵的水流入水罐1，當水罐1的達水位達到上限時，水泵關閉；調節閥開啟，水罐1的水減少，流入水罐2的水不斷增加；到達水位上限后，調節閥關閉，出水閥打開。系統運行原理如圖7所示

圖7 系統運行原理Figure 7 System operation principles

點擊曲線按鈕進入曲線窗口，Y軸顯示水位，X軸顯示時間。曲線分為實時曲線和歷史曲線兩部分。實時曲線是不可回調的。如果需要查看某一段時間的水位數值，需要用到歷史曲線，可以將歷史曲線回調，調到想要的時間段，查看數據和狀態變化趨勢。

點擊報表按鈕進入報表窗口（見圖8），圖標顯示數值。與曲線相同，報表也有實時報表和歷史報表2種，實時不可調而歷史可調。

運行界面顯示液位報警時，按下“報警”按鈕進入報警窗口，顯示報警數據。報警內容分別是水罐1的液位和水罐2的液位，報警描述是水罐沒水。遠距離傳送高低水位上下限的報警，對相應的水泵電機進行相應控制。

圖8 數據報表圖Figure 8 Data report diagram

4 結語

通過使用MCGS組態監控軟件對水位監控進行模擬仿真，實現實時監控、報警信號、數據顯示、報表查詢和趨勢曲線等功能。監控過程的可視化操作，帶來良好的可維護性和運行安全性，且效率極高。