新疆某引水工程的控制系统设计

　　3 控制程序与监控画面设计

　　3.1 控制流程图

　　根据泵房的工作流程，编写了控制流程图，如图3所示。



　　图3泵房控制流程图

　　3.2 梯形图与HMI画面的编写

　　S7-200PLC使用STEP7-Micro/WINV4.0软件编写程序，编程语言选择了技术人员所熟知的LAD。PLC的CPU需要同时与触摸屏和工控机通信，224XPCN型号的CPU恰好有2个485串口，Port1口与触摸屏连接，Port0口采用Modbus的通信协议与工控机连接[4]。在工控机的人机界面中，没有单独的组态软件对输水的设备进行监控，这些信息与泵房内的高低压变电设备信息一起，集成在四川金泰格公司自主开发的监控软件中。

　　梯形图的Modbus初始化程序如图4所示。MBUS_INIT指令中，Mode用来选择通信协议，将其输入值设定为“1”，表示CPU将Port0口定义为Modbus通信协议，并使能该协议；Addr用于设置站地址的值；Baud用于设置通信的波特率，可以设定为1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或115200共8个值，在此选择9600；Parity用于设置校验，使Modbus的从站与主站相匹配；Delay用于设置延迟参数，由于本系统为有线网络，所以设置该参数为典型值0；MaxIQ用于指定主设备可以使用的I/O点数；MaxAI指定了主设备可以使用的模拟量输入字的个数；MaxHold指定了主设备可以访问的保持寄存器的最大个数；HoldSt～用于设置保持寄存器的起始地址[5]。当MBUS_SLAVE指令对Modbus请求作出应答时，“完成”输出打开，如果没有需要服务的请求时，“完成”输出关闭。“错误”输出包含执行该指令的结果，该输出只有在"完成"打开时才有效，如果"完成"关闭，错误参数不会改变[6]。

　　此外，由于泵房内的2条输水线路工作顺序相同，所以对其编写了子程序，在主程序中分别调用，赋予不同的实参即可。这一优点缩短了程序编写的时间，同时增加了CPU的工作效率。



　　图4Modbus初始化



图5MT500HMI界面

　　HMI设备选择的是威纶通科技有限公司生产的MT500触摸屏，它具有很高的性价比，可以满足现场的工作要求。为触摸屏编辑画面的软件为EasyBuilder，共建立了状态画面、1#电机操作画面、2#电机操作画面、泄水阀的控制、报警画面5个窗口[7]。图5所示为1#电机操作画面，有电机停止和启动的手动按钮，有电机的状态指示，有管道工作压力值，还有进水阀与出水阀的控制按钮和状态指示，画面结构简单，可以容易的被工作人员理解。

　　4 结语

　　该控制系统采用了目前典型的工业控制方案，硬件的选择与搭配考虑了工作可靠性与经济适用性两个方面。自该引水工程竣工以来，运行结果证明，泵房的控制系统运行稳定，开机与停机过程中没有出现安全事故，节省了人力，降低了输水成本，实现了泵房实时状态监控和数据管理等功能，对整个引水工程的自动化管理起到了至关重要的作用。

　　参考文献：

　　[1]邓学让.长距离泵站引供水工程试运行设计与实施应注意的几个问题[J].水利规划与设计，2010（3）:69-70

　　[2]肖顺利.PLC在污水处理厂多台泵中的应用[J].电气时代，2007（7）:92-93

　　[3]吴志敏，阳胜峰.西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程[M].中国电力出版社，2009:1-8

　　[4]廖常初.S7-200PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2007:88-89，149-156

　　[5]陈铭.基于MODBUS协议的设备和PLC实现通信的研究[J].湖南科技学院学报，2009,30（4）:60-62

　　[6]SIMATICS7-200PLC手册[M].西门子公司，2003.

　　[7]MT500使用手册[M].威纶通科技有限公司，2008.