力控软件与PLC 在水塔水位控制中的应用

2015-01-23□陈鹏

产业与科技论坛 2015年23期

关键词：水塔指示灯组态

□陈鹏

随着实时数据浏览和管理的需求日益高涨，我们需要在自己的办公室里监督其工作过程，力控组态软件与PLC 结合能够很好地满足此类控制需要，本文主要介绍使用PLC 和力控组态软件实现水塔的水位控制和组态监控。

一、水塔控制系统概述

有一水塔控制系统，初始状态时水塔、水池均为空着的，此时4 个液位指示灯L1．L2．L3．L4 均亮。当控制开关闭合后:

第一，若水池当前液位低于水池下限位时(S1 =OFF)，电磁阀通电打开，开始往水池里进水，若进水时间超过5S，水池液位仍然未超过水池下限位(未能使S1 =ON)，说明系统出现故障，报警指示灯L5 亮。

第二，若5S 之后水池液位超过水池下限位(S1 =ON)，水池下限位的指示灯L1 灭，说明此时系统工作正常。

第三，当系统检测到水池的液位超过下限位(S1 =ON)的信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限(S3 =OFF)，电机M 开始工作，向水塔供水;当系统检测到水池的液位超过水池上限液位(S2 =ON)时，水池上限指示灯L2 灭，电磁阀关闭。

第四，电磁阀关闭后，若此时水塔还未装满(但已经超过水塔下限水位)，水塔下限指示灯L3 灭，电机M 继续工作向水塔供水;当水塔蓄水超过水塔上限(S4 =ON)，水塔上限指示灯L4灭。

第五，由于给水塔供水时，电机M 不断地把水池的水抽走，导致水池的液位已经低于水池上限(S2 =OFF)，水池上限指示灯L2 亮。

本次水塔供水周期完成。

图1 水塔水位自动控制模拟图

二、PLC 外部接线图

根据系统的控制要求及输入/输出(I/O)分配表，绘制PLC的外部接线图，如图2 所示。

图2 PLC 外部接线图

三、PLC 控制水塔水位的I/O 分配表

表1 PLC 的I/O 分配表

四、程序流程图

根据系统的控制要求，画出控制流程图，如图3 所示。

五、组态设计

(一)步骤。组态软件设计一般分为五个步骤，分别是:定义外设I/O 连接、定义数据库的变量、建立组态画面、建立动画连接、调试运行。

这五个步骤既独立又交错，可以按照顺序开发设计，也可以在其过程中部分交叉设计。但是，在开发系统构造应用之前，要仔细规划，重点要考虑如下三个方面:一是工业现场的实际场景及相关控制设备，用什么样的图形画面来模拟表达?二是控制对象的各种属性需要数据库中的变量来反映，比如液位、压力以及代表操作者指令的变量，比如“按钮”等。如何创建一个实时数据库，以满足这种需要?三是使用什么样的方法，使画面上的图素动起来，实现现场设备的模拟运行，以及如何让操作者直观、准确地输入设备的控制指令?

(二)设计过程。

1．定义外设I/O 连接。双击项目导航器的工程项目栏中的“I/O 设备组态”，在弹出的画面中单击“PLC”前面的“+”，展开菜单并找到“SIEMENS”，点击“SIEMENS (西门子)”前面的“+”，出现西门子系列的各型号PLC，选择双击“S7 - 200(PPI)”，在弹出的画面中定义并填写I/O 设备的名称及设备的地址编号，填写后点击“下一步”选择与I/O 设备通信的COM口最后形成如图4 所示。

图3 控制流程图

图4 I/O 设备的连接与设计

2．定义数据库变量。首先双击Draw 导航器中的“实时数据库”，启动组态程序DbManager，弹出数据库组态界面。然后在数据库组态界面里，单击菜单栏中的“点”，出现“新建”菜单栏，单击后出现“请指定区域、点类型”向导界面。

在“请指定区域、点类型”向导界面里，双击“区域．．．00”中的“数字I/O 点”，出现界面后在“点名”和“点说明”中输入对应的文字。

将所有的输入、输出用同样的方法新增到数字I/O 点，最后新增后的点如图5 所示。

3．建立工程组态画面。在“力控”组态应用中，监控画面图像对象的制作是最重要的一部分。从现场采集的数据传送到装有“力控”组态软件的计算机中，操作人员能够通过力控组态仿真的画面对象实现监控。

本次需要的画面对象有:水塔、水池、水泵、电磁阀、自动开关、报警灯、供出水管等。在“图库”里或精灵图库中都可以找到，将它拖到窗口中，如图6 所示。

图5 数字I/O 点

图6 组态界面

4．建立动画连接。动画连接是建立实际设备与组态画面之间对应关系的重要步骤，所有的数据都可以通过数据库变量进行动画连接。HMI 的每个数据库变量对应于区域数据库DB 的一个点参数，并通过点参数的数据实现与设备的通信连接。动画连接就是将数据库变量与画面中的图形对象两者间建立一种关系，使得变量的值发生变化时，界面上被监控的图形对象也会同时发生变化，提供实时变化的动画效果。设计者创建一个图形对象，并建立该图形对象与数据库变量的动画连接，就相当于赋予该图形对象以“生命”，让它“生动”起来。动画连接使图形对象能够随着数据库变量的值进行同步改变，比如字符、颜色、大小、位置等。定义变量和制作动画连接这两件工作可以相互独立完成。

5．调试。接通PLC 电源，并将开关打到“RUN”位置，运行PLC;点击组态管理器中的“运行”图标，进入组态运行。进入组态控制界面，根据控制要求进行调试。