基于MCGS的水井水泵自动监控系统

基于MCGS的水井水泵自动监控系统胡兵王小娟袁勇(新疆工程学院，乌鲁木齐830011)摘要根据水厂水位控制的特点，提出利用MCGS组态软件监控水厂设备运行的方法。该系统上位机由工控机和MCGS组态软件组成，负责实时监测清水池水位的变化、电机启停和电机参数的变化;下位机采用S7-200PLC控制器，运用带中间区的位式控制算法对水井水泵实现自动控制。实践证明:系统操作简单、运行可靠、控制效果好。关键词监控系统水井水泵MCGSS7-200PLC中图分类号TH865文献标识码B文章编号1000-3932(2015)08-0938-03新疆某县第二水厂是为保障该县新建城区供水的重点工程，建设规模较大，占地面积17515m2，新建2000m3清水池1座，水源井2眼，新建管网5km，管径DN300～400mm。为了节约成本，供水系统采用成熟的恒压供水变频装置，采用北京某公司的MCGS作为开发平台，对管道压力、清水池水位和水井水泵的控制进行二次开发，建立了水厂自动监控管理系统，解决了多年来一直不能动态监控工艺流程和设备安全运行的诸多问题。1系统控制要求①为了节约人力成本，实现自动监控与管理，要求在中控室内能够实现自动控制，控制要求如下:a．要求手动、自动控制两台水井水泵的启、停，水泵采用星－三角控制。b．要求当清水池水位低于水位下限时，启动两台水井水泵，当清水池水位高于水位上限时，停止两台水泵，且清水池水位上、下限值可根据实际工况修改。c．要求上位机能够实时监控水井水泵的运行状况，监控泵房中4个水泵的压力、电流、工频和变频运行情况。d．上位机根据要求自动生成和打印以上参数的报表信息，供统计和分析使用。2系统组成系统主要由山特UPS电源、研华工控机、S7-200PLC(CPU226)、模拟量扩展模块EM231、百特工控压力变送器(0～1MPa)、投入式液位变送器(0～5m)和电量变送器构成，变送器与PLC之间通过0．75mm2的ＲVVP电缆连接，S7-200PLC与上位机之间采用PC/PPI电缆连接。工控机上安装有MCGS组态软件，组态软件中设置有手动/自动选择开关，对S7-200PLC发送自动和手动命令，水井水泵和泵房水泵的启停通过S7-200PLC数字量输入端口采集，并实时显示在上位机的MCGS界面上，清水池水位、泵房水管压力通过S7-200PLC的模拟量模块采集，并实时显示在上位机的MCGS界面中。笔者构建的水厂自动化监控系统结构如图1所示。图1水厂自动化监控系统结构框图3系统软件设计方案3．1S7-200PLC程序水井水泵自动化监控系统设计中，采用MCGS为上位机监控软件，PLC既是I/O接口，也是控制器，系统的控制任务由PLC来完成，通过分析被控对象的控制要求，所确定系统的主要I/O分配见表1。839化工自动化及仪表第42卷收稿日期:2015-06-16(修改稿)基金项目:2013年度新疆工程学院教改基金资助项目(2013gcxyj17kg1407)表1PLC程序主要I/O点分配输入输出元器件代号功能输入点元器件代号功能输出点KM11#泵工频I0．0KA1主继电器Q0．0KM21#泵变频I0．1KA2星形继电器Q0．1KM32#泵工频I0．2KA3角形继电器Q0．2KM42#泵变频I0．3－－－PT1出水口压力AIW0－－－LT清水池液位AIW2－－－TA电动机运行电流AIW4－－－TV电动机运行电压AIW6－－－由于负荷用水量随着用户的变化而变化，造成清水池的水位随之改变，要保持清水池水位在3～5m，可采用闭环控制随时检测水位变化并实时调整进水量。对泵的实际操作不当，会导致水泵进口流速和压力分布不均匀［1，2］。由于控制范围很宽，控制精度要求不高，可以采用带中间区的位式控制算法［3，4］，即当清水池水位高于水位上限或低于水位下限时，控制器动作;当清水池水位在水位上、下限之间时，控制器保持原状态不变。系统采用微阻缓闭止回阀，可以有效防止水锤效应，结合控制要求和算法分析，确定控制系统的软件流程如图2所示。根据软件流程在STEP7-MicroWIN中编制主程序和子程序，并完成程序的调试。3．2MCGS监控界面MCGS是一种基于Microsoft(各种32位Win-dows平台上)运行的组态软件，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线及报表输出等多种方式反映给操作人员。MCGS用户应用系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略5个部分构成，其中主控窗口主要完成系统菜单的制作，系统参数、启动参数的制作，设备窗口主要用于连接驱动外部设备，用户窗口主要完成动画的制作、数据对象的连接，实时数据库主要完成数据对象的建立与设置，运行策略主要完成启动、循环及退出等策略。3．2．1用户窗口组态水井水泵自动