基于組態王組態軟件與PLC 水塔水位控制系統

劉振方

（河北水利電力學院，滄州 061001）

當前科學技術的不斷發展下，水塔設備通過技術的融合，可有效提升水塔的工作效率。傳統供水系統的控制方式主要以氣壓、泵體和單片機為主，其工作效率低，并且其半自動化的操控性質浪費水資源。當前通過PLC 與上位機組態軟件的配合使用，可對水位進行檢測，實現水塔設備的自動化操控。

1 水塔水位控制系統框架

水塔作為供水設備之一，在內部的自動控制系統作用下，可對依據水位的變化進行自身調節，并可實現全自動化處理，當前水塔水位控制系統包含水位監測、水位報警、水控系統、急停按鈕等。水位監測是指系統對設備內部的水位進行監測，并通過傳感器對信息進行實時采集，并在外顯設備上進行數據顯示；水位報警一般是對水位進行標準設定，當水位超出預設標準時，設備將進行報警，其可對水位的數據信息進行儲存；水控系統一般以抽水和放水兩種方式組成，當水位的限值與儀表的限值不符時，將自動實現抽水或排水功能，其也可實現手動操控功能，完成抽放水過程；急停按鈕是當操作路徑與預期不符時，工作人員可按下該按鈕，此時設備進入停止狀態，設備內各系統停止關聯性動作，當按鈕恢復初始狀態時，系統可進入正常運行狀態。

2 PLC 設計

PLC 設備作為水塔水位控制系統的中樞控制模塊之一，文中采用的PLC 型號為CPU 224xp CN，如圖1所示。其配備14入/10出的開關量輸入，且PLC 中的模擬信號端口為2入1出。可將PLC 接口對現場信號進行輸入和輸出配置，輸入接口包含低水位、高水位、啟動、停止、緊急停止、手動放水和手動抽水；輸出接口主要連接的是指示燈和啟動設備等，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設置相應的阻值，使設備可正常工作，將輸入端的直流電壓控制在10V 之內，可使電流進行穩壓傳輸，保證PLC 控制的精準性。PLC 需對水泵電動機進行驅動，保證系統可正確完成指令操作，同時應確保引腳接觸良好，防止因接觸不良，導致PLC無法做出控制。

PLC 控制系統一般以主程序控制器和D/A 模擬量轉換器為主，在水塔之中設置相應的液位傳感器，將此傳感器與PLC 主程序控制器相連，可對水位進行監測，當水位值與設定值不一致時，通過傳感器對信號進行傳輸，控制泵體的啟停狀態，保證系統可實現自動化控制。

3 組態軟件設計

組態軟件作為一種上位機軟件，其主要功能是是對數據進行采集與監控，其具有擴充性、封裝性和通用性，在性能的融合下，使其對數據信息處理具有流暢性，同時軟件在運行過程中，可通過連接外部的顯示設備，對數據進行顯示，并可實現數據的聯動性。組態軟件可對數據進行雙向通信，利用其內部的功能化模塊可提升人機交互性，并在計算機網絡技術的支持下，實現遠程操控。

在對組態軟件進行設計時，由于其主要起到水位信息采集和監視等功能，在組態動態顯示界面可設置相應模擬功能，利用數字和刻度的形式，對水位高度進行顯示，同時設定相應的控制按鈕，實現數字與刻度之間的轉換，更有利于工作人員進行查看。

上位機組態王軟件通過計算機通訊接口與PLC 進行連接，其串口配置應與CPU 224XP 型號相一致，在對其指令進行編寫時，應構造數據庫，其網絡狀態可以設置為內存實型變量；PLC的I/O 接口連接的是啟動、停止、泵體、泵體指示燈、閥門、閥門指示燈、閃爍器、高水位警報、低水位警報、強制抽水、強制放水和緊急按鈕警報等開關量；在組態王中設置以下變量為內存實型：供水塔、管道、水塔液壓，內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。

為保證系統內部各模塊工作的通信協調，應對系統進行聯機調試，并對設備的按鍵功能進行設置，保證數據報表功能、信息數據功能、實時數據監控功能、監控設備、傳感器設備可正常使用。并按照設計圖紙，對線路進行正確連接，將PLC 系統程序進行校對，并對組態軟件進行調試，將PLC 設備與終端操作設備進行連接，對設備通電，并對系統進行手動控制，保證設備可實現遠程操控，同時對指示燈工作狀態進行確認，保證指示燈信號與工作狀態相一致。

4 結束語

綜上所述，本文對水塔水位的控制系統進行深入剖析，可對設備內部的水位進行智能化調節，以確保系統安全穩定運行。PLC 設備作為核心控制設備，可對待處理的數據信息進行精準傳輸與控制，應用在水塔設備中進行時，可實現水塔設備的自動化操控。在對組態王組態元件進行系統設計時，以動態顯示為主，對水位的數據信息進行實時采集，并可進行文字與圖像的互相轉換，方便工作人員對水位進行實時查看，提升系統整體的工作效率。