基于組態(tài)王組態(tài)軟件與PLC 水塔水位控制系統(tǒng)

劉振方

（河北水利電力學(xué)院，滄州 061001）

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，水塔設(shè)備通過技術(shù)的融合，可有效提升水塔的工作效率。傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的控制方式主要以氣壓、泵體和單片機(jī)為主，其工作效率低，并且其半自動(dòng)化的操控性質(zhì)浪費(fèi)水資源。當(dāng)前通過PLC 與上位機(jī)組態(tài)軟件的配合使用，可對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)水塔設(shè)備的自動(dòng)化操控。

1 水塔水位控制系統(tǒng)框架

水塔作為供水設(shè)備之一，在內(nèi)部的自動(dòng)控制系統(tǒng)作用下，可對(duì)依據(jù)水位的變化進(jìn)行自身調(diào)節(jié)，并可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化處理，當(dāng)前水塔水位控制系統(tǒng)包含水位監(jiān)測(cè)、水位報(bào)警、水控系統(tǒng)、急停按鈕等。水位監(jiān)測(cè)是指系統(tǒng)對(duì)設(shè)備內(nèi)部的水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過傳感器對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并在外顯設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；水位報(bào)警一般是對(duì)水位進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，當(dāng)水位超出預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，設(shè)備將進(jìn)行報(bào)警，其可對(duì)水位的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲(chǔ)存；水控系統(tǒng)一般以抽水和放水兩種方式組成，當(dāng)水位的限值與儀表的限值不符時(shí)，將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)抽水或排水功能，其也可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操控功能，完成抽放水過程；急停按鈕是當(dāng)操作路徑與預(yù)期不符時(shí)，工作人員可按下該按鈕，此時(shí)設(shè)備進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，設(shè)備內(nèi)各系統(tǒng)停止關(guān)聯(lián)性動(dòng)作，當(dāng)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 PLC 設(shè)計(jì)

PLC 設(shè)備作為水塔水位控制系統(tǒng)的中樞控制模塊之一，文中采用的PLC 型號(hào)為CPU 224xp CN，如圖1所示。其配備14入/10出的開關(guān)量輸入，且PLC 中的模擬信號(hào)端口為2入1出?？蓪LC 接口對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行輸入和輸出配置，輸入接口包含低水位、高水位、啟動(dòng)、停止、緊急停止、手動(dòng)放水和手動(dòng)抽水；輸出接口主要連接的是指示燈和啟動(dòng)設(shè)備等，一般包含泵體、磁閥、泵體工作指示燈、磁閥工作指示燈、高水位指示燈和低水位指示燈。在保證電流的正常輸出下，與PLC 控制器相連接的變送器應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的阻值，使設(shè)備可正常工作，將輸入端的直流電壓控制在10V 之內(nèi)，可使電流進(jìn)行穩(wěn)壓傳輸，保證PLC 控制的精準(zhǔn)性。PLC 需對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，保證系統(tǒng)可正確完成指令操作，同時(shí)應(yīng)確保引腳接觸良好，防止因接觸不良，導(dǎo)致PLC無法做出控制。

PLC 控制系統(tǒng)一般以主程序控制器和D/A 模擬量轉(zhuǎn)換器為主，在水塔之中設(shè)置相應(yīng)的液位傳感器，將此傳感器與PLC 主程序控制器相連，可對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)水位值與設(shè)定值不一致時(shí)，通過傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸，控制泵體的啟停狀態(tài)，保證系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

3 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

組態(tài)軟件作為一種上位機(jī)軟件，其主要功能是是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)控，其具有擴(kuò)充性、封裝性和通用性，在性能的融合下，使其對(duì)數(shù)據(jù)信息處理具有流暢性，同時(shí)軟件在運(yùn)行過程中，可通過連接外部的顯示設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)性。組態(tài)軟件可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向通信，利用其內(nèi)部的功能化模塊可提升人機(jī)交互性，并在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

在對(duì)組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于其主要起到水位信息采集和監(jiān)視等功能，在組態(tài)動(dòng)態(tài)顯示界面可設(shè)置相應(yīng)模擬功能，利用數(shù)字和刻度的形式，對(duì)水位高度進(jìn)行顯示，同時(shí)設(shè)定相應(yīng)的控制按鈕，實(shí)現(xiàn)數(shù)字與刻度之間的轉(zhuǎn)換，更有利于工作人員進(jìn)行查看。

上位機(jī)組態(tài)王軟件通過計(jì)算機(jī)通訊接口與PLC 進(jìn)行連接，其串口配置應(yīng)與CPU 224XP 型號(hào)相一致，在對(duì)其指令進(jìn)行編寫時(shí)，應(yīng)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫，其網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)可以設(shè)置為內(nèi)存實(shí)型變量；PLC的I/O 接口連接的是啟動(dòng)、停止、泵體、泵體指示燈、閥門、閥門指示燈、閃爍器、高水位警報(bào)、低水位警報(bào)、強(qiáng)制抽水、強(qiáng)制放水和緊急按鈕警報(bào)等開關(guān)量；在組態(tài)王中設(shè)置以下變量為內(nèi)存實(shí)型：供水塔、管道、水塔液壓，內(nèi)存離散型為高水位警示燈、低水位警示燈、正常水位警示燈、水塔液位上限和水塔液位下限等。

為保證系統(tǒng)內(nèi)部各模塊工作的通信協(xié)調(diào)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，并對(duì)設(shè)備的按鍵功能進(jìn)行設(shè)置，保證數(shù)據(jù)報(bào)表功能、信息數(shù)據(jù)功能、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控功能、監(jiān)控設(shè)備、傳感器設(shè)備可正常使用。并按照設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)線路進(jìn)行正確連接，將PLC 系統(tǒng)程序進(jìn)行校對(duì)，并對(duì)組態(tài)軟件進(jìn)行調(diào)試，將PLC 設(shè)備與終端操作設(shè)備進(jìn)行連接，對(duì)設(shè)備通電，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)控制，保證設(shè)備可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，同時(shí)對(duì)指示燈工作狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，保證指示燈信號(hào)與工作狀態(tài)相一致。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)水塔水位的控制系統(tǒng)進(jìn)行深入剖析，可對(duì)設(shè)備內(nèi)部的水位進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)，以確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。PLC 設(shè)備作為核心控制設(shè)備，可對(duì)待處理的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)傳輸與控制，應(yīng)用在水塔設(shè)備中進(jìn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)水塔設(shè)備的自動(dòng)化操控。在對(duì)組態(tài)王組態(tài)元件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，以動(dòng)態(tài)顯示為主，對(duì)水位的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并可進(jìn)行文字與圖像的互相轉(zhuǎn)換，方便工作人員對(duì)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，提升系統(tǒng)整體的工作效率。