基于MCGS的水位控制系统

王 涛

(山东工业职业学院，山东 淄博 256414)

MCGS是一款功能强大的组态软件，由PLC、MCGS、传感器、执行器组成的自动控制系统在企业中应用非常广泛[1]。

图1 基于MCGS的水位控制系统

1 基于MCGS的水位控制系统工作原理

罐1的水位低于下限时，水泵启动往水罐1中注水，水罐1中的水位上升至上限时，水泵停止；当水罐2的水位低于下限时，调节阀打开往水罐2中注水，水罐2中的水位高于上限时，调节阀关闭；当罐2水位高于下限时，出水阀打开，罐2水位低于下限时，出水阀关闭。

传感器采集数据后传送给PLC，在PLC中根据要求对数据进行处理，处理后的数据送给MCGS系统实时数据库中的数据对象，数据对象和MCGS用户窗口画面图形(如：水泵的启停、水罐的水位、阀的开关、报警灯显示、报警信息、实时数据、历史数据、实时曲线、历史曲线等)之间通过动画连接组态，所以当外部的数据变化时，MCGS的用户窗口画面随之变化，实时反映现场设备的运行情况。MCGS用户窗口画面中的按钮数据对象与PLC中的变量对应，可以实现系统的控制功能。

2 PLC控制系统

管道泵由380V电压控制，水位越高，压力越大，所以选择利用压力传感器测量水位。假设水罐1的高度范围是0～1000mm，由压力传感器测量后输出的电流信号为4～20mA，电流信号作为PLC的模拟量输入，经A/D转换后变成0-32000范围的数字量。控制系统的核心采用S7-1200PLC，其I/O信号如表1所示。

表1 PLC的I/O信号表

3 MCGS组态设计

分析工程后，需要组态水位控制和数据显示2个用户窗口。水位控制窗口包括水泵、调节阀、出水阀、水罐、报警指示灯、管道、水罐水位控制、水位的显示、实时报警、水位上下限的修改。数据窗口包括实时数据、实时曲线、历史数据、历史曲线。

创建工程后，新建2个用户窗口——水位控制窗口和数据显示窗口。双击水位控制窗口进入编辑画面，通过“工具箱”中的“标签”可以实现静态文本的显示和动态数据的显示输出；通过“工具箱”中的“插入元件”可以实现泵、水罐、调节阀、出水阀、报警灯的画面组态；通过“工具箱”中的“旋转仪表”可以实现仪表的画面组态；通过“工具箱”中的“流动块”可以实现管路的画面组态；通过“工具箱”中的“滑动输入器”可以实现水位数值的手动输入；通过“工具箱”中的“报警显示”可以实现报警信息的显示；通过“工具箱”中的“输入框”可以实现水位上、下限值修改的画面组态。双击数据显示窗口进入编辑画面，通过“工具箱”中的“自由表格”可以实现实时数据表格的组态；通过“工具箱”中的“历史表格”可以实现历史数据表格的组态；通过“工具箱”中的“实时曲线”可以实现实时曲线的组态；通过“工具箱”中的“历史曲线”可以实现历史曲线的组态。

根据实际要求建立实时数据库，数据变量如表2所示。

表2 数据变量表

根据要求，实现用户窗口的静态画面与实时数据库中的数据变量的动画连接，对应关系如表3所示。

表3 图形与变量表达式的对应关系

在运行策略中选择循环策略，添加策略行，根据实际要求进行脚本编程。工程运行画面如图2、图3所示。

图2 水位控制运行图

图3 数据显示运行图

4 结束语

基于MCGS的水位控制系统是可编程技术、传感技术、MCGS组态技术的融合。系统以S7-1200PLC为核心，以MCGS组态画面为人机界面，通过水泵、调节阀、出水阀的动作，实现了水罐的水位控制，具有一定的实践参考意义[2]。