3 系统软硬件分析
    以在一个3 000 cm×60 cm×120 cm的水槽中实时模拟海洋潮汐为例，在水槽左端为进水口，右端为尾门控制机构，水槽中有一台双向水泵控制水流方向和水流速度，在水槽下部的给水池中有一台潜水泵始终向水槽中供水以保证水量的充足。系统可分为：现场级、控制级和监控管理级。
3．1 现场级
    现场级由各传感器、执行机构组成，主要采集水槽中水流、水位数据和执行控制级的控制指令。有水位仪、流速仪、双向水泵、潜水泵、变频器等。
    水位仪为WL一20型跟踪式水位仪，自动跟踪水槽水位O～20 cm变化，分辨率为O．1 mm，由编码器对应输出11位二进制循环码。流速仪由VR—Z流速仪前置放大器和旋浆流速仪组成，一个VR—Z流速仪前置放大器可配置8个旋浆流速仪，测量范围为5～100 cm／s，分辨率为0．5 cm／s，测量精度为1％。流速仪输出的脉冲信号通过计数／频率模块来采集。水位仪和流速仪与现场采集控制模块连接以实现模拟信号到数据信号的转变。
3．2 控制级
    控制级由PACI一7188EG，总线和各采集控制模块组成，主要功能是接收现场级的实时水位、水流参数，进行实时处理，执行控制算法，向现场设备发出指令，控制水位和水流以达到对潮汐模拟过程进行实时控制的目的。
3．2．1 PAC I一7188EG
    I一7188EG是台湾泓格科技股份有限公司生产的I一7188系列μPAC(可编程自动化微控制器)，用来组成下位机，实现与上位机通信以及数据集中算法控制并向现场采集控制模块发出控制信号，它小巧耐用，适合于总线控制的中小型工程。使用其中含有一个与NE2000兼容的10 Mb／s的工业ETHERNET接口将RS 485网络连接到ENTERNET上，实现实时远程监控。采集到的现场数据在I一7188EG中快速处理并将处理结果通过采集控制模块转换为执行机构的模拟信号以驱动执行机构。同时作为MODBUS从设备，上位机的SCADA软件通过MODBUSTCP协议访问I一7188EG。
    在I一7188EG控制器提供的ISAGRAF编程方式中使用LD语言，编程通信连接可以方便地和SCADA软件、HMI设备及其他支持MODBUS协议的设备进行连接且支持离线仿真、在线调试、检测和控制。此工程设计中，它运用于：
    (1)自动化编程：自动化编程是此工程中软件的核心部分，它包括不同的程序模块：
    信号采集模块 此模块将传感器传递到采集模块中的数据信号读入PAC，并将数据存储到PAC的存储器中。
    加减乘除等算术功能块 用于对采集的数据进行运算处理。
    布尔逻辑功能块 用于布尔逻辑处理。如在本系统用到的水位仪输出为11位的循环码，需通过设计接口程序将循环码转变为自然二进制码，以满足MODBUS设备的需要。
    标准PID模块对系统进行PID调节，使系统跟踪已知的潮汐水位水流模型，实现有效、可靠、快速模拟潮汐。
    (2)网络参数配置：在ISAGRAF中需要对各参数进行配置。如设置PAC的TCP IP地址，各现场采集控制模块的ID号(一个采集控制模块只能有一个ID号)，各接口连接，程序周期扫描时间等。
    (3)系统仿真运行：完成编译工作后，可以先在软件环境下进行仿真。ISAGRAF提供了仿真测试平台，系统仿真运行能提高工程进展效率，及时发现程序中的不合理因素。
    PAC中控制程序流程图见图2。

3．2．2 现场采集控制模块