基于PLC的水路检测系统

摘要：本文对燃气壁挂炉水路综合系统设计进行了详细的阐述。本系统硬件部分主要由系统控制、数据采集处理两大部分组成。系统控制部分通过PLC、变频器、电磁阀、气动阀等、由工控机控制，通过RS-232通讯方式，实现对系统的控制；数据采集部分主要由各个传感器以及研华数据采集卡组成，负责数据的采集和信号的转换。在软件方面，本课题围绕采集卡、PLC和变频器编写了在Windows上运行，且基于C++　Buidler6.0环境的测试和控制系统应用软件，并对软件中的采集、控制及自带的数据库功能进行了探讨。

关键词：数据采集 检测系统 C++　Buidler plc 传感器

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0231-02

检测系统在现代生产生活中扮演者无法替代的角色，人们最开始尝试使用检测设备主要是为了方便自己，满足自身需求，追求生产制造的效率最大化的迫切需要。检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息处理以及信息转换的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科，它属于信息科学类的范畴，与自动控制技术、通信技术和计算机技术构成完整的信息技术学科。本课题主要研制在实验室中对于燃气壁挂炉水路系统性能检测的装置，以数据采集技术，数字转换技术，PLC可编程控制器，计算机编程和智能控制技术以及自动化技术为基础，面向用户需求，提供高效精确测量数据的现代智能检测系统。

在国内，燃气壁挂炉水路综合性能主要依靠手动测试台进行检测骤繁琐复杂，需要人工进行操作、读数和数据处理等，测量效率很低，而且对测试操作人员依赖性大，必须严格按照给定的技术条件和测试的规定步骤进行操作，由于操作人员技术水平与读数等方面的差异，将不可避免的引入人为误差，将影响到所水路性能测试结果的的精度。

本文主要研制在实验室中对于燃气壁挂炉水路系统性能检测的装置，以数据采集技术，数字转换技术，PLC可编程控制器，计算机编程和智能控制技术以及自动化技术为基础，面向用户需求，提供高效精确测量数据的现代智能检测系统。

1、系统结构原理

本课题的水路检测系统主要检测水路组件的水压、流量以及水泵的一些参数性能（如图1）。

安全性能测试，首先打开进水阀，启动增压泵，逐渐增大水压看，水路组件有没有泄露，测试台有无漏水现象。

水流量偏差测试，调节增压泵使水路系统中水压到达用户设定的数值，检测系统自动记录相应水压下的水流量。

压力开关动作性能测试，系统自动逐渐加大水压，自动记录模块动作时的水压力，然后自动降低水压，记录断开时的压力值。

旁通阀开闭压力测试，旁通阀反向接出水，打开变频器以及水泵，调节流量，系统自动记录下在相应水流量下的压力。

水泵性能测试，启动水泵，系统测得水泵进出水口压力，用事先设定好的程序计算出水泵的性能参数，并启动水泵调节流量，得到水泵流量与扬程特性曲线。

2、系统硬件组成

水路检测系统基于研华PCI-1711UL采集卡，配以工控机，同时各个传感器通过端子板与采集卡连接，端子板与采集卡连接，将采集的数据输送到工控机中，以待相关程序调用。在同时数字I/O口对各执行器件发出控制信号，被控设备响应相关操作。此外，还有相关手动控制功能，可对真个检测系统进行手动操作。水路组件测试系统硬件结构如图所示。

从上面硬件系统图可以看出，工控机是检测系统的心脏，采集卡与PLC是大脑。传感器把采集转换后的4—20mA信号送入信号隔离器进行信号隔离，之后传给PCI-1711L采集卡，再采集卡上的250欧电阻转换测试所需要的1-5V电压信号送入工控机中，再经过上位机程序转化成具体的流量、压力。测试人员通过设定好的程序来给P　LC控制电磁阀。测试人员通过键盘、鼠标来用测试程序体现对整个检测系统的控制。

3、软件总体设计

本课题测试系统的软件设计是按照上位机程序要实现的数据采集、定时器与串口通讯、PLC控制、数据库与数据存储、可视化界面以及下位机的控制功能展开的，本系统软件设计结构如图2所示。

本系统上位机软件在Windows　xp下运行的，依靠Borland　C++　Builder6.0开发环境、VCL（Visual　Component　Library）—可视化组件库作为开发工具开发的，它是C++　Builder实现代码重用的基本工具。可视化的程序设计是一种全新的程序设计方法，是目前发展迅速的程序设计技术之一，程序设计人员通过可视化软件开发工具提供的控件，像搭积木一样，构造出应用程序界面，程序设计人员只需要编写少量的代码，甚至不用编写代码，便可以构造出目标系统的软件框架。

本系统的下位机PLC使用的STEP7-Micro/WIN系列编程软件，其编程简单，容易掌握。PLC一般采用易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令编制程序，非常形象直观，且软件包齐全，用户可灵活组成各种规模和要求不同的控制系统。由于PLC有软件编程取代了继电器硬件接线，实现控制功能，使得安装接线工作量大为减少，缩短了施工周期，同时由于用户程序大都可以再实验室模拟调试，调好之后再将PLC控制系统在生产现场进行联机调试，使得调试方便、快速，因此大大缩短了设计周期。

由系统软件设计结构可以看出，系统由用户测控界面控制多个独立模块进行功能测试，使用消息循环和串口通讯机制实现对数据采集和系统的控制。对PCI-1711L的采集是使用多媒体定时器来实现的，用户测控界面程序只需要实现参数设置、系统测试与控制、数据存储、报表打印功能（如图3）。

本系统主要对燃气壁挂炉水路性能进行检测，将测得的数据实时储存并实时给出图标以便用户分析，包括用户名密码管理，参数设置，数据保存，图标生成和报表生成。

用户管理。因为测试软件主要在实验室中使用，但是给了安全需要，因此设计用户密码管理，以防有员工误操作，造成不必要的损失。系统软件还包括参数设置，对测试过程中所需要的参数提前设置，包括设置系统水压、定点水流量测试时水压设置、压力动作开关性能测试时水压设置等等，测试过程中界面包含参数实时显示，一些重要参数还以曲线形式显示。测试完成后将数据汇总形成报表，保存在电脑中，方便随时取阅。