科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展給當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化帶來了革命性的變革，傳統(tǒng)的依靠繼電器和分離的電子線路來實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)控制方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足控制要求。因此，PLC 控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這使得全世界的工業(yè)控制技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。 然而，其單純的邏輯順序控制功能以及控制過程中的不透明性在某些領(lǐng)域還存在缺陷。 為此，本文提出了以B&R 為下位機(jī)的控制系統(tǒng)和上位機(jī)采用組態(tài)王進(jìn)行組態(tài)的新的人工模擬降雨系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，這大大提高了控制過程中的穩(wěn)定性、監(jiān)控性和有效性，很好地解決了問題。

　　1. 人工降雨器簡介

　　本標(biāo)準(zhǔn)徑流場人工模擬降雨系統(tǒng)建在自然坡面上， 高約10m,96個(gè)X型下噴式噴頭均勻分布在20m×5m的范圍內(nèi)，其噴頭由四組不同噴嘴孔徑組合而成，分為24組，分別由24個(gè)電磁閥控制其開閉;供水管道上設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥和一塊壓力表，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開度控制管道流量并顯示當(dāng)前管道壓力。

　　通過對人工降雨供水管道流量以及對人工降雨噴頭的控制，實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度、分布和歷時(shí)的人工降雨模擬過程;并由該系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確而有效的原始數(shù)據(jù)，對不同降雨強(qiáng)度、不同降雨歷時(shí)和不同時(shí)期土壤含水量對土壤下滲的影響及降雨時(shí)土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律等進(jìn)行模擬研究，這一系統(tǒng)的實(shí)施必將有助于徑流研究的發(fā)展。

　　2. 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　2.1可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)介紹。

　　可編程計(jì)算機(jī)控制器(Programmable Computer Controller簡稱PCC)是奧地利貝加萊(B&R)自動(dòng)化公司于1994年在工控界提出的。它將工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)與常規(guī)可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)結(jié)合起來。 無論是從內(nèi)部的硬件功能，還是從外部的編程、開發(fā)環(huán)境的簡便而言，它都比常規(guī)可編程控制器PLC有較大進(jìn)步。PCC的硬件和軟件具有如下特點(diǎn)：

　　2.1.1CPU模塊采用多處理器結(jié)構(gòu)。

　　2.1.2定性的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。

　　2.1.3模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)配置靈活，便于安裝。

　　2.1.4較大的程序存儲(chǔ)空間。

　　2.1.5編程語言高級化。

　　2.2系統(tǒng)的組成和功能。

　　根據(jù)人工模擬降雨控制系統(tǒng)的特點(diǎn)， 該控制系統(tǒng)采用研華工控計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，B&R PCC-2003系列模塊作為下位機(jī)。上位機(jī)采用IPC2000 安裝了B&R Automation Studio V2.40操作系統(tǒng);下位機(jī)采 用高性能的可編程計(jì)算機(jī)控制器B&R PCC-2003系列的CPU474，模擬量輸入模塊AI774，模擬量輸出模塊AO352， 數(shù)字量混合模塊DM465等;上、下位機(jī)的通訊采用CAN 總線或RS232總線。

　　系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖1所示：

　　圖1系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　整個(gè)系統(tǒng)采用二級分布式上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)，上位機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面可全線監(jiān)控， 具備壓力狀態(tài)顯示、動(dòng)畫模擬降雨，管道泵、電磁閥、流量調(diào)節(jié)閥開度控制及顯示等功能。 下位機(jī)由B&R 2003系列可編程計(jì)算機(jī)控制器構(gòu)成，CPU模塊與上位機(jī)進(jìn)行通訊并監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備;模擬量輸入模塊AI774與壓力表和流量調(diào)節(jié)閥相接來顯示壓力和調(diào)節(jié)閥開度; 模擬量輸出模塊AO352與流量調(diào)節(jié)閥相接來控制調(diào)節(jié)閥的開度;數(shù)字量混合模塊DM465的輸出功能用來控制管道泵和電磁閥的開啟。

　　3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，我們編制了系統(tǒng)控制軟件，它主要由上位機(jī)組態(tài)軟件和下位機(jī)控制軟件構(gòu)成。

　　3.1上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。

　　上位機(jī)組態(tài)軟件的開發(fā)平臺(tái)選用北京亞控公司的組態(tài)王6.0(Kingview6.0)軟件,組態(tài)王軟件是隨著對工業(yè)自動(dòng)化的要求越來越高,以及大量控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置之間的通訊的需要,為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而開發(fā),運(yùn)行在Windows 9X/2000/NT上的一種組態(tài)軟件。

　　組態(tài)王6.0 軟件具有完備的工業(yè)圖形庫，如閥門、管道、模擬傳統(tǒng)顯示儀表等，使操作畫面更貼切用戶，裝置工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一目了然，提高用戶操作的安全性和可靠性。

　　系統(tǒng)的監(jiān)控界面主要包括：操作界面、模擬降雨大廳界面、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)界面、組合方式設(shè)定界面、電磁閥組合界面等。操作界面用來在手動(dòng)方式下監(jiān)控管道泵和電磁閥的開啟、調(diào)節(jié)閥的開度和管道的壓力;模擬降雨大廳界面用來模擬降雨并具有監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備工作運(yùn)行情況的功能;調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)界面具有調(diào)節(jié)其開度并顯示的功能;組合方式界面和電磁閥組合界面用于組合方式下，其中組合方式界面用來設(shè)定降雨時(shí)間和調(diào)節(jié)閥開度以及時(shí)間段的選擇;電磁閥組合界面用來控制電磁閥的開啟。

　　3.2下位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)。

　　下位機(jī)控制軟件利用貝加萊工業(yè)自動(dòng)化公司的Automation Studio(AS)編程軟件，Automation Studio 支持梯形圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本、順序功能圖、AutomationBasic、標(biāo)準(zhǔn)C語言等6種的標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言;用戶根據(jù)需要可以在同一個(gè)項(xiàng)目中選擇一種或多種語言進(jìn)行編程。 同時(shí)，編程環(huán)境中包含豐富的函數(shù)庫及功能塊， 根據(jù)需要可直接調(diào)用，大大減輕了開發(fā)人員的工作量。

　　下位機(jī)控制機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括上、下位機(jī)通訊，手動(dòng)方式和組合方式等任務(wù)模塊，其中手動(dòng)方式和組合方式流程圖分別如圖2、圖3所示。

　　圖2 手動(dòng)方式流程圖?? ?圖3 組合方式流程圖

　　4. 結(jié)語

　　本文研究的以PCC為核心的人工模擬降雨控制系統(tǒng)于2004年10月成功地用于黃河水土保持西峰治理監(jiān)督局南小河溝流域湫溝試驗(yàn)區(qū)， 運(yùn)行情況表明，系統(tǒng)的可靠性高，運(yùn)行組態(tài)靈活，具有高度的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。

　　參考文獻(xiàn)

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