水位控制系统论文.doc

1、 电路计算机辅助设计班 级： 测控 1142 姓 名： 车军贤 学 号： 22 指导教师： 张立新 冯璐 于静撰写日期： 2013 年 11 月 22 日 摘要3MCGS 水位控制系统设计与制作摘要：在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用 PLC 进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用 MCGS 组态软件对接收到的信号进行数据处理，

2、完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显要示，使水位保持在适当的位置。关键词：水位控制、MCGS、PLC目录3目录第一章 引言 .3第二章 水位控制系统设计 .51.1 设计任务和目的 .51.2 监控系统分析和总体设计 .5第三章 运用 MCGS 实现系统动画 .63.1 实时数据库组态 .63.2 虚拟对象组态设计 .63.3 窗口界面组态 .73.3.1 用户窗口设计 .73.3.2 定义数据对象 .73.4 运行策略组态 .93.5 控制策略组态设计 .103.5.1 控制要求 .103.5.2 脚本程序编辑 .103.6 历史报表与实时报表数据 .113.7 实时

3、和历史报警记录报表设计 .123.8 系统菜单组态 .13第四章 总结 .14参考文献 .15附录 .16第一章 引言3第一章 引言在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。但是，在一般的情况下，往往需要测量的水箱或水塔和控制室都有相当长的距离，常常需要架设在上百米或者上千米的输电和控制线路，很显然上述性的工作如果是人工完成的话无论从时间和资金上都将造成很大的浪费。给测量和控制带来了一定的麻烦和不便，同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。 所以设计一种利用 PLC 的无线自动测量控制系统来控制水位是十分必要的，既不用架设电缆，而且可以

4、实现水位的连续测量和控制，非常的方便和实用，而且节省人力和物力。本课题研究的内容是“智能水位控制系统”。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本实验采用 PLC 和集成电路进行主控制，在水池上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机或时基集成电路对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。本论文以传感器为基础，在此基础上介绍水泵控制电路。也包括了完整的控制电路和详细的原

5、理说明；介绍了传感器的结构和工作原理以应用为目的。对水泵进行自动化控制的目的是当水池（水箱、水塔、水井）水位低于一定限度时，能够及时的补充，以保证工程人员的生活用水和机械设备用水，水泵控制通常采用限位式控制方式（如压力、水位高限和低限），常用的控制器有晶体管式、电接点压力表式以及球型液位控制器等。水位传感器是一种能把非电输入信息转换成电信号输出的器件或装置。它具有灵敏度高，可靠性好，利于安装，误差小，并且具有低成本，适用性强等特点受到极大的欢迎。其次就是分析部分，如何在检测信息到来之后做到合理的分析并作到信息的反馈对水位做出合理的处理。以下是以工控 PC 机为主控上位机，利用人机接口的智能软件

6、包-MCGS 组态软件在 PC 机上建立工控的对象，完成对 PLC(下位机)的控制，第一章 引言4实现水位上限（250L）和下限（50L）的报警及自动控制，不仅可以以最少的人员配备对远程监控的管理，提供较为直观、清晰、准确的现场状态信息，进而整体提高远程监控系统的运行速度。本文介绍了 MCGS 主要特点、组态过程和 PLC 混合编程在实时监控中的应用。以典型水位控制系统为例，利用 MCGS 模拟水位和流量测算过程，开发一个水位控制远程监控系统。第二章 水位控制系统设计5第二章 水位控制系统设计1.1 设计任务和目的（1）完成水位控制系统的画面制作，实现动画控制效果。（2）了解常用工控组态软件的

7、主要特点及应用。（3）掌握工控组态软件MCGS主要特点及应用。（4）重点掌握MCGS的画面组态、动画显示、流程控制等解决实际工程问题的方案和操作方法。1.2 监控系统分析和总体设计（1）工程的框架结构 本工程定义的名称为“水位控制系统”，由五大窗口组成。总共建立了两个用户窗口，四个主菜单，分别作为水位控制、报警线时间、曲线显示、数据显示，构成了本工程的基本骨架。（2）输入、输出设备的变量分析 对本工程变量分析如下：1）水泵的起停：开关量输出。2）调节阀的开启关闭：开关量输出。3）出水阀的开启关闭：开关量输出。4）水罐1、2液位指示：模拟量输入。第三章 运用MCGS实现系统动画6第三章 运用MC

8、GS实现系统动画3.1 实时数据库组态据此产生本工程中与动画和设备控制相关的变量名称见图3-1 图 3-1 工程中与动画和设备控制相关的变量名称3.2 虚拟对象组态设计对象元件库管理 单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的工具箱按钮，则打开动画工具箱，工具箱中的图标 用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标 用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。如图3-2所示图3-2 对象元件库管理第三章 运用MCGS实现系统动画7从图3-2 所示“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确定”按钮，则所选中的罐出现在桌面的左上角，可以改变其大小及位置，如“罐17”

9、、“罐53”。同理，从上图3-2所示“对象元件库管理”中的“阀”和“泵”中分别选取2个阀（阀44、阀58）、1个泵（泵40）。3.3 窗口界面组态3.3.1 用户窗口设计 选中“窗口0”，单击“窗口属性”，将“窗口名称”改为“水位控制”；将“窗口标题”改为“水位控制”。选中“水位控制”，单击“动画组态”。选择菜单项“文件”中的“保存窗口”,如图3-3、3-4所示。图3-3 MCGS工作台 图-34 用户窗口属性设置3.3.2 定义数据对象用鼠标单击MCGS组态平台中的“实时数据库”，进入实时数据库窗口页。按“新增对象”按钮，则在窗口的数据对象列表中，增加新的数据对象，多次按此按钮，则增加多个数

10、据对象，系统缺省定义的名称为“Data1”、“Data2”、“Data3”等。选中数据对象，按“对象属性”按第三章 运用MCGS实现系统动画8钮，或双击选中对象，则打开“数据对象属性设置” 窗口，如图3-5所示。指定名称类型：在窗口的数据对象列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。本系统中要定义的数据对象，以“液位1”变量为例。在“基本属性”中，将“对象名称”设为“液位1”；将“对象类型”设为“数值”；其他不变，如图3-6 所示液位组变量属性设置：在“基本属性”中，将“对象名称”设为“液位组”；将“对象类型”设为“组对象”；其他不变，在“存盘

11、属性”中，将“数据对象值的存盘”设为“定时存盘”，“存盘周期”设为5秒，在“组对象成员”中选择“液位1”，“液位2”，如图3-8、图3-9所示。对于水泵、调节阀、出水阀三个开关型变量，属性设置只要把“对象名称”分别改为：水泵、调节阀、出水阀；“对象类型”选中“开关”，其他属性不变。如图3-10所示。图3-5 数据基本属性设置 图3-6 数据组对象成员设置第三章 运用MCGS实现系统动画9图3-7 数据存盘属性设置 图3-8 液位2属性设置图3-9 液位1属性设置 3-10 水泵属性设置3.4 运行策略组态性设置 在运行策略窗口，双击“循环策略”，双击 图标进入“策略属性设置”窗口，如图所示。只需要把“循环时间”设为“200”ms，在策略组态中，单击工具条中的新增策略行图标 就可以增加新的策略行，如图3-11 所示。 图3-11 工具条新增策略行就完成了一个按照时间循环运行脚本程序的控制策略，如图3-12所示。图3-12 策略工具箱脚本程序