基于MCGS的水位控制系統(tǒng)

王 濤

(山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414)

MCGS是一款功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，由PLC、MCGS、傳感器、執(zhí)行器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)在企業(yè)中應(yīng)用非常廣泛[1]。

圖1 基于MCGS的水位控制系統(tǒng)

1 基于MCGS的水位控制系統(tǒng)工作原理

罐1的水位低于下限時(shí)，水泵啟動(dòng)往水罐1中注水，水罐1中的水位上升至上限時(shí)，水泵停止；當(dāng)水罐2的水位低于下限時(shí)，調(diào)節(jié)閥打開(kāi)往水罐2中注水，水罐2中的水位高于上限時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；當(dāng)罐2水位高于下限時(shí)，出水閥打開(kāi)，罐2水位低于下限時(shí)，出水閥關(guān)閉。

傳感器采集數(shù)據(jù)后傳送給PLC，在PLC中根據(jù)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)送給MCGS系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象，數(shù)據(jù)對(duì)象和MCGS用戶(hù)窗口畫(huà)面圖形(如：水泵的啟停、水罐的水位、閥的開(kāi)關(guān)、報(bào)警燈顯示、報(bào)警信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線等)之間通過(guò)動(dòng)畫(huà)連接組態(tài)，所以當(dāng)外部的數(shù)據(jù)變化時(shí)，MCGS的用戶(hù)窗口畫(huà)面隨之變化，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。MCGS用戶(hù)窗口畫(huà)面中的按鈕數(shù)據(jù)對(duì)象與PLC中的變量對(duì)應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。

2 PLC控制系統(tǒng)

管道泵由380V電壓控制，水位越高，壓力越大，所以選擇利用壓力傳感器測(cè)量水位。假設(shè)水罐1的高度范圍是0～1000mm，由壓力傳感器測(cè)量后輸出的電流信號(hào)為4～20mA，電流信號(hào)作為PLC的模擬量輸入，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變成0-32000范圍的數(shù)字量。控制系統(tǒng)的核心采用S7-1200PLC，其I/O信號(hào)如表1所示。

表1 PLC的I/O信號(hào)表

3 MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)

分析工程后，需要組態(tài)水位控制和數(shù)據(jù)顯示2個(gè)用戶(hù)窗口。水位控制窗口包括水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥、水罐、報(bào)警指示燈、管道、水罐水位控制、水位的顯示、實(shí)時(shí)報(bào)警、水位上下限的修改。數(shù)據(jù)窗口包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線。

創(chuàng)建工程后，新建2個(gè)用戶(hù)窗口——水位控制窗口和數(shù)據(jù)顯示窗口。雙擊水位控制窗口進(jìn)入編輯畫(huà)面，通過(guò)“工具箱”中的“標(biāo)簽”可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)文本的顯示和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的顯示輸出；通過(guò)“工具箱”中的“插入元件”可以實(shí)現(xiàn)泵、水罐、調(diào)節(jié)閥、出水閥、報(bào)警燈的畫(huà)面組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“旋轉(zhuǎn)儀表”可以實(shí)現(xiàn)儀表的畫(huà)面組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“流動(dòng)塊”可以實(shí)現(xiàn)管路的畫(huà)面組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“滑動(dòng)輸入器”可以實(shí)現(xiàn)水位數(shù)值的手動(dòng)輸入；通過(guò)“工具箱”中的“報(bào)警顯示”可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的顯示；通過(guò)“工具箱”中的“輸入框”可以實(shí)現(xiàn)水位上、下限值修改的畫(huà)面組態(tài)。雙擊數(shù)據(jù)顯示窗口進(jìn)入編輯畫(huà)面，通過(guò)“工具箱”中的“自由表格”可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表格的組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“歷史表格”可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)表格的組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“實(shí)時(shí)曲線”可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線的組態(tài)；通過(guò)“工具箱”中的“歷史曲線”可以實(shí)現(xiàn)歷史曲線的組態(tài)。

根據(jù)實(shí)際要求建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)變量如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)變量表

根據(jù)要求，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)窗口的靜態(tài)畫(huà)面與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)變量的動(dòng)畫(huà)連接，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。

表3 圖形與變量表達(dá)式的對(duì)應(yīng)關(guān)系

在運(yùn)行策略中選擇循環(huán)策略，添加策略行，根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行腳本編程。工程運(yùn)行畫(huà)面如圖2、圖3所示。

圖2 水位控制運(yùn)行圖

圖3 數(shù)據(jù)顯示運(yùn)行圖

4 結(jié)束語(yǔ)

基于MCGS的水位控制系統(tǒng)是可編程技術(shù)、傳感技術(shù)、MCGS組態(tài)技術(shù)的融合。系統(tǒng)以S7-1200PLC為核心，以MCGS組態(tài)畫(huà)面為人機(jī)界面，通過(guò)水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了水罐的水位控制，具有一定的實(shí)踐參考意義[2]。