本系統(tǒng)以PLC為控制核心，通過觸摸屏或者上位機自由設(shè)定所需壓力,，當(dāng)壓力設(shè)定好后,，根據(jù)變頻恒壓原理，利用安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器,，對管網(wǎng)水壓進行數(shù)據(jù)采樣,，并將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號送入PLC，與設(shè)定壓力進行比較和運算,，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號,，送給變頻器，變頻器據(jù)此調(diào)節(jié)水泵電機的電源頻率,，進而調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速,，使供水管網(wǎng)中的壓力保持在設(shè)定壓力上,，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)由水泵,、PLC,、變頻器、壓力傳感器,、水泵斷路器,、接觸器、中間繼電器等組成,。用戶可通過指示操作面板上的指示燈,、觸摸顯示屏及按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行,。利用高低水位控制器來控制注水閥,，使其自動把水注滿儲水水池，只要水位低于設(shè)定值,，則自動往水箱內(nèi)注水,。水池的高/低水位信號也接送給PLC，作為低水位報警用,。通過安裝在出水管網(wǎng)上的遠傳壓傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)化為4~20mA的標準信號送入PLC,，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù),，送給變頻器,，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量,，使系統(tǒng)的供水管網(wǎng)壓力保持在給定壓力上;當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時,，通過PLC控制器增加工作泵的數(shù)目。根據(jù)用戶用水量的大小來控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速,，實現(xiàn)恒壓供水,。當(dāng)供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化,。這樣就構(gòu)成了以壓力設(shè)定值為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng),，系統(tǒng)組成如圖1所示。

本系統(tǒng)采用上,、下位機控制結(jié)構(gòu)形式，工控機作為上位機,，西門子S7-200PLC作為下位機。應(yīng)用MCGS進行系統(tǒng)組態(tài)后,，上位機一方面負責(zé)對水壓系統(tǒng)進行實時監(jiān)控,，并把各傳感器測得的信號實時采集到工控機中,，進行顯示。另一方面通過上位機可對下位機的設(shè)定壓力值進行調(diào)整,。系統(tǒng)中下位機的任務(wù)首先是控制水壓系統(tǒng)提供試驗所需管壓,，其次下位機可接受上位機來的設(shè)定值，及時調(diào)整管路壓力,。

上位機軟件采用MCGS進行開發(fā),。MCGS是全中文界面的組態(tài)軟件，采用了多線程,、COM組件等新技術(shù),，充分利用了圖形編輯功能，能方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面,，具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序,、靈活的組態(tài)方式和數(shù)據(jù)鏈接功能，用其構(gòu)造監(jiān)控系統(tǒng)能大大縮短開發(fā)時間,，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量,。設(shè)計中，MCGS把每一臺下位機看作是一個外部設(shè)備,，MCGS通過驅(qū)動程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù),，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。每一個驅(qū)動程序都是一個COM對象,，這種方式使通訊程序和MCGS構(gòu)成一個完整的系統(tǒng),，既保證了運行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達到很大的規(guī)模,。其與下位機通信原理如圖2所示,。

MCGS支持多種硬件設(shè)備，包括可編程控制器(PLC),、智能模塊,、板卡、智能儀表和變頻器等等,。對于不同的硬件設(shè)施,，工程人員只需為其配置相應(yīng)的通信驅(qū)動程序即可。這種方式即保證了運行系統(tǒng)的高效率,，也使系統(tǒng)能夠達到很大的規(guī)模,。本系統(tǒng)采用串口通訊的方式與西門子S7-200PLC建立聯(lián)系。首先在上位機中安裝西門子S7-200PLC的通訊協(xié)議,，在通用串口設(shè)備中選擇串口COM1,，并進行有關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如地址、波特率,、奇偶檢驗,、數(shù)據(jù)位、停止位設(shè)定等,，注意此設(shè)定值必需與PLC內(nèi)部設(shè)定值一致,，這樣即可在上位機和PLC之間建立了通訊，由此可見MCGS與硬件設(shè)備建立通訊聯(lián)系十分方便,。

當(dāng)建立了上位機和PLC之間通訊聯(lián)系后,，為實現(xiàn)上位機對水壓系統(tǒng)的監(jiān)控功能，需要設(shè)置變量并進行變量到PLC的連接,。在MCGS中定義I/O變量,，與預(yù)先在PLC的內(nèi)部輔助繼電器區(qū)定義中間變量相關(guān)聯(lián)，此中間變量與PLC的輸入通道繼電器位共同控制PLC的輸出通道繼電器位,，通過對變量的各個位進行置“1”,，置“0”操作，即可直接控制PLC繼電器通道中的每個位的閉合,，進而控制水壓系統(tǒng)中的各水泵的動作,。MCGS通過串行口與PLC進行通信時，訪問PLC相關(guān)的寄存器地址,，以獲得PLC所控制設(shè)備的狀態(tài)或修改相關(guān)寄存器的值,。

在進行完數(shù)據(jù)變量設(shè)置后，便可進行畫面組態(tài),，實現(xiàn)最終的上位機監(jiān)控功能,。根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控的實際要求，設(shè)計的軟件實現(xiàn)了下述功能：測試過程動畫顯示,，可以直觀看出測試過程中水位的變化和水流的走向;為了形象的表示參數(shù)實時值,，使用曲線圖和棒圖來顯示參數(shù)的變化;實時顯示故障報警畫面、查詢歷史報警,，并可以設(shè)置報警的極限值;可以進行實時曲線監(jiān)測和歷史曲線查詢等,。此外，針對不同的操作人員,，設(shè)置不同的系統(tǒng)操作權(quán)限及密碼,，并給予系統(tǒng)操作幫助等等。用MCGS開發(fā)的恒壓供水系統(tǒng)界面如圖3所示,。

3,、結(jié)語

工控機運用MCGS與PLC進行通訊，具有實時性好,、速度快,、可靠性高、運行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點,。系統(tǒng)人機界面友好而直觀,，而且具有一定的靈活性，易于擴充,。經(jīng)試驗運行表明，該水壓系統(tǒng)的壓力控制精度為0.01MPa,，調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間不大于2min,，壓力平穩(wěn)，操作簡單,，滿足了恒壓供水控制系統(tǒng)的應(yīng)用需要,。