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科ke學xue技ji術shu的de飛fei躍yue發fa展zhan給gei當dang前qian工gong業ye自zi動dong化hua帶dai來lai了le革ge命ming性xing的de變bian革ge，傳chuan統tong的de依yi靠kao繼ji電dian器qi和he分fen離li的de電dian子zi線xian路lu來lai實shi現xian的de係xi統tong控kong製zhi方fang法fa已yi經jing遠yuan遠yuan不bu能neng滿man足zu控kong製zhi要yao求qiu。因yin此ci，PLC 控製技術應運而生，這使得全世界的工業控製技術得到質的飛躍。 然而，其單純的邏輯順序控製功能以及控製過程中的不透明性在某些領域還存在缺陷。 為此，本文提出了以B&R 為下位機的控製係統和上位機采用組態王進行組態的新的人工模擬降雨係統設計思路，這大大提高了控製過程中的穩定性、監控性和有效性，很好地解決了問題。
1 人工降雨器簡介
本標準徑流場人工模擬降雨係統建在自然坡麵上， 高約10m,96個X型下噴式噴頭均勻分布在20m×5m的範圍內，其噴頭由四組不同噴嘴孔徑組合而成，分為24組，分別由24個電磁閥控製其開閉；供水管道上設置一台電動流量調節閥和一塊壓力表，通過調節流量調節閥的開度控製管道流量並顯示當前管道壓力。
通過對人工降雨供水管道流量以及對人工降雨噴頭的控製，實現不同強度、分布和曆時的人工降雨模擬過程；並由該係統提供實時準確而有效的原始數據，對不同降雨強度、不bu同tong降jiang雨yu曆li時shi和he不bu同tong時shi期qi土tu壤rang含han水shui量liang對dui土tu壤rang下xia滲shen的de影ying響xiang及ji降jiang雨yu時shi土tu壤rang水shui分fen運yun動dong規gui律lv等deng進jin行xing模mo擬ni研yan究jiu，這zhe一yi係xi統tong的de實shi施shi必bi將jiang有you助zhu於yu徑jing流liu研yan究jiu的de發fa展zhan。
2 係統硬件構成
2.1可編程計算機控製器(PCC)介紹。可編程計算機控製器（Programmable Computer Controller簡稱PCC）是奧地利貝加萊（B&R）自動化公司於1994年在工控界提出的。它將工業控製計算機（IPC）與常規可編程控製器（PLC）的特點結合起來。 無論是從內部的硬件功能，還是從外部的編程、開發環境的簡便而言，它都比常規可編程控製器PLC有較大進步。PCC的硬件和軟件具有如下特點：
2.1.1CPU模塊采用多處理器結構。
2.1.2定性的分時多任務操作係統。
2.1.3模塊式結構，係統配置靈活，便於安裝。
2.1.4較大的程序存儲空間。
2.1.5編程語言高級化。
2.2係統的組成和功能。根據人工模擬降雨控製係統的特點， 該控製係統采用研華工控計算機作為上位機，B&R PCC-2003係列模塊作為下位機。上位機采用IPC2000 安裝了B&R Automation Studio V2.40操作係統；下位機采 用高性能的可編程計算機控製器B&R PCC-2003係列的CPU474，模擬量輸入模塊AI774，模擬量輸出模塊AO352， 數字量混合模塊DM465等；上(下)位機的通訊采用CAN 總線或RS232總線。
係統硬件構成如圖1所示：
圖1係統硬件構成
整個係統采用二級分布式上、下位機結構，上位機係統的人機界麵可全線監控， 具備壓力狀態顯示、動畫模擬降雨，管道泵、電磁閥、流量調節閥開度控製及顯示等功能。 下位機由B&R 2003係列可編程計算機控製器構成，CPU模塊與上位機進行通訊並監控現場設備；模擬量輸入模塊AI774與壓力表和流量調節閥相接來顯示壓力和調節閥開度； 模擬量輸出模塊AO352與流量調節閥相接來控製調節閥的開度；數字量混合模塊DM465的輸出功能用來控製管道泵和電磁閥的開啟。
3 係統軟件設計
根據控製係統的要求，我們編製了係統控製軟件，它主要由上位機組態軟件和下位機控製軟件構成。
3.1上位機組態軟件設計。上位機組態軟件的開發平台選用北京亞控公司的組態王6.0(Kingview6.0)軟件,組態王軟件是隨著對工業自動化的要求越來越高,以及大量控製設備和過程監控裝置之間的通訊的需要,為實現監控和數據采集係統而開發,運行在Windows 9X/2000/NT上的一種組態軟件。
組態王6.0 軟件具有完備的工業圖形庫，如閥門、管道、模擬傳統顯示儀表等，使操作畫麵更貼切用戶，裝置工藝流程、設備運行狀態一目了然，提高用戶操作的安全性和可靠性。
係統的監控界麵主要包括：操作界麵、模擬降雨大廳界麵、調節閥調節界麵、組合方式設定界麵、電磁閥組合界麵等。操作界麵用來在手動方式下監控管道泵和電磁閥的開啟、調節閥的開度和管道的壓力；模擬降雨大廳界麵用來模擬降雨並具有監視現場設備工作運行情況的功能；調節閥調節界麵具有調節其開度並顯示的功能；組合方式界麵和電磁閥組合界麵用於組合方式下，其中組合方式界麵用來設定降雨時間和調節閥開度以及時間段的選擇；電磁閥組合界麵用來控製電磁閥的開啟。
3.2下位機控製軟件設計。下位機控製軟件利用貝加萊工業自動化公司的Automation Studio（AS）編程軟件，Automation Studio 支持梯形圖、指令表、結構文本、順序功能圖、AutomationBasic、標準C語言等6種的標準的開發語言；用戶根據需要可以在同一個項目中選擇一種或多種語言進行編程。 同時，編程環境中包含豐富的函數庫及功能塊， 根據需要可直接調用，大大減輕了開發人員的工作量。
下位機控製機軟件設計主要包括上、下位機通訊，手動方式和組合方式等任務模塊，其中手動方式和組合方式流程圖分別如圖2、圖3所示。
圖2 手動方式流程圖 圖3 組合方式流程圖
4 結語
本文研究的以PCC為核心的人工模擬降雨控製係統於2004年10月成功地用於黃河水土保持西峰治理監督局南小河溝流域湫溝試驗區， 運行情況表明，係統的可靠性高，運行組態靈活，具有高度的適應性和擴展性。 | 
