基于MCGS和智能儀表的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基基于于 m mc cg gs s 和和智智能能儀儀表表的的溫溫度度控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)總計(jì)：畢業(yè)論文 34 頁 表 格 1 表 插 圖 20 幅 指導(dǎo)教師 評(píng) 閱 人 完成日期 2013.5.25 摘摘 要要本文主要探討了溫度控制的實(shí)際意義與背景，分析研究了溫度控制系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)以及需要解決的核心問題，了解和掌握 ai 智能調(diào)節(jié)器的應(yīng)用方法以及 mcgs組態(tài)軟件的基本原理與操作。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)由 ai-808 智能調(diào)節(jié)器和 pc 機(jī)構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)。針對 efpt 過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的被控對象，設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對熱水鍋爐水溫的定值控制，同時(shí)具備防止低水位干燒的安全保護(hù)聯(lián)動(dòng)機(jī)制。系統(tǒng)具

2、有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種工作方式，具有流程圖監(jiān)視畫面、參數(shù)設(shè)置和報(bào)警功能，并能顯示實(shí)時(shí)趨勢曲線和歷史趨勢曲線，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)的人機(jī)界面。系統(tǒng)具有良好的抗干擾性和控制性能，同時(shí)提高了實(shí)時(shí)控制能力，可以方便地運(yùn)用于實(shí)際工業(yè)控制當(dāng)中。 ai 智能儀表主要完成數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，保證系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)控軟件的開發(fā)采用 mcgs 組態(tài)軟件，在 mcgs 中，通過用戶設(shè)備的組態(tài)即可實(shí)現(xiàn) ai 智能調(diào)節(jié)器和 pc 機(jī)的通信。pc 機(jī)通過 rs232/485 轉(zhuǎn)換裝置、儀表 rs485 串行接口與儀表進(jìn)行通訊。根據(jù)具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)和完成對熱水鍋爐水溫的定值控制。關(guān)鍵

3、詞：溫度控制；智能調(diào)節(jié)器；關(guān)鍵詞：溫度控制；智能調(diào)節(jié)器；mcgsmcgsabstractabstractthis paper mainly discusses the practical significance of the temperature control and background analysis of the temperature control system principles and characteristics and the need to address the core problems, understand and master the ai smart

4、 regulator mcgs configuration software application methods and the basic principles and operations. design and implementation of the ai-808 and pc intelligent regulator body into the temperature control system.efpt process control device for the controlled object, design a control system for boiler

5、water temperature setting control, along with a dry to prevent low water level of security linkage mechanism. system with automatic control and manual control work in two ways, with a flow monitor screen, parameter setting and alarm functions, and can display real-time and historical trend curve tre

6、nd curve to achieve stable temperature control system, man-machine interface. the system has good noise immunity and control performance, while improving the real-time control capability, can be easily applied to real industrial control them. ai intelligent instruments mainly to complete the data co

7、llection and loop control to ensure system reliability. monitoring software has been developed using mcgs configuration software, mcgs, the configuration of the device by the user can be realized ai intelligent regulator and pc communications. pc via rs232/485 converter, instrument rs485 serial inte

8、rface to communicate with the instrument. depending on the system design, the use of stable temperature control system implementation and completion of the final temperature of the hot water boiler fixed value control.keykey words:words: temperaturetemperature control;control; intelligentintelligent

9、 regulator;regulator; mcgsmcgs目錄目錄摘要摘要.i iabstractabstract.iiii目錄目錄.iiiiii1 1緒論緒論 .- - 1 1 - -1.1論文的研究背景及意義 .- 1 -1.2ai 智能調(diào)節(jié)器及其應(yīng)用.- 2 -1.2.1ai 智能調(diào)節(jié)器.- 2 -1.2.2智能調(diào)節(jié)器在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 .- 2 -1.3mcgs 組態(tài)軟件簡介.- 3 -1.4論文的主要工作 .- 3 -2 2系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) .- - 4 4 - -2.1過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介 .- 4 -2.1.1工藝流程 .- 4 -2.1.2現(xiàn)場儀表 .-

10、5 -2.2鍋爐熱水溫度控制方案設(shè)計(jì) .- 6 -2.2.1系統(tǒng)控制要求 .- 6 -2.2.2控制方案設(shè)計(jì) .- 6 -3 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .- - 9 9 - -3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .- 9 -3.1.1dcs 一般結(jié)構(gòu).- 9 -3.1.2多智能儀表 dcs 結(jié)構(gòu) .- 9 -3.2智能調(diào)節(jié)器 .- 10 -3.2.1ai-808 調(diào)節(jié)器簡介.- 10 -3.2.2ai-808 調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置.- 12 -3.3智能調(diào)節(jié)器與 pc 機(jī)的通信 .- 16 -3.4系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) .- 16 -4 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .- - 1717 - -4.1mcgs 組態(tài)軟件.-

11、 17 -4.1.1mcgs 組態(tài)軟件概述.- 17 -4.1.2mcgs 軟件的系統(tǒng)構(gòu)成.- 17 -4.1.3mcgs 組態(tài)軟件用戶窗口設(shè)計(jì)步驟.- 19 -4.2水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .- 19 -4.2.1新組態(tài)工程的建立 .- 19 -4.2.2流程圖畫面的設(shè)計(jì) .- 20 -4.2.3智能調(diào)節(jié)器和 pc 機(jī)通信組態(tài) .- 24 -5 5總結(jié)與展望總結(jié)與展望 .- - 2626 - -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- - 2727 - -附錄附錄 1 1 外文文獻(xiàn)譯文外文文獻(xiàn)譯文 .- - 2828 - -附錄附錄 2 2 外文文獻(xiàn)原文外文文獻(xiàn)原文 .- - 3030 - -大連大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用

12、授權(quán)書大連大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書.- - 3434 - - 1 -1 1緒論緒論1.11.1 論文的研究背景及意義論文的研究背景及意義隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。其中，溫度是一個(gè)非常重要的過程變量。在各種不盡相同的生產(chǎn)情況和多種多樣復(fù)雜的工藝下應(yīng)達(dá)到的溫度控制要求，所采用的加熱方式、燃料、以及控制的方案也大有不同。例如，在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械加工和食品加工等許多領(lǐng)域都需要對各種鍋爐的溫度進(jìn)行控制，燃料有煤氣、天然氣、油、電等。溫度控制系統(tǒng)的工藝過程十分的復(fù)雜，不確定因素非常多，所以系統(tǒng)的控制技術(shù)和控制理論的先進(jìn)性尤為重要

13、。溫度的精確控制在自動(dòng)控制中向來是比較困難的，由于它滯后性強(qiáng)，慣性大導(dǎo)致控制精度不能提高，控制時(shí)間較長22。因此在對溫度進(jìn)行控制時(shí)，速度和精度是核心問題。溫度與人們的生存生活生產(chǎn)息息相關(guān)。從古人類的燒火取暖，到今天的工業(yè)溫度控制，處處都體現(xiàn)了溫度控制。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對溫度控制精確度要求也越來越來高，溫度控制的技術(shù)也得到迅速發(fā)展。各種溫度控制算法如：pid溫度控制，模糊控制算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，遺傳算法等都應(yīng)用在溫度控制系統(tǒng)中。溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)來源，它的出現(xiàn)迄今已

14、有兩百余年的歷史。期間，從低級(jí)到高級(jí)，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。當(dāng)前比較流行的溫度控制系統(tǒng)有基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，基于plc 的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機(jī)（ipc）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（dcs），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（fcs）等33。溫度控制是工業(yè)控制中發(fā)展最早、最重要的分支之一，其應(yīng)用已涉及社會(huì)生活的幾乎所有領(lǐng)域。在鐵，鋼鐵，機(jī)械，石化，電力，工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是非常普遍，非常重要的熱力學(xué)參數(shù)。溫度控制通常是指一個(gè)特定的空間的溫度的控制和調(diào)節(jié)，以達(dá)到符合要求的過程。溫度控制的對象是多種多樣的。在現(xiàn)場工

15、業(yè)控制中，溫度控制一般也是主要的被控物理量，尤其是一些工作環(huán)境要求高的領(lǐng)域，溫度更是一個(gè)主要的控制參數(shù)。為了保證正常的生產(chǎn)過程中，提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約能源，根據(jù)某些特定規(guī)則的改變往往需要工作環(huán)境溫度控制的對象。但是，溫度控制是一個(gè)典型的非線性控制，時(shí)變大和時(shí)滯長的特點(diǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的經(jīng)典控制方法是很難實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，有許多這種純滯后性質(zhì)的理論引入這樣一個(gè)系統(tǒng)的控制對象，但在工程實(shí)踐中，沒有多少有效的方式。一個(gè)主要的原因是，它是很難獲得精確的數(shù)學(xué)模型，控制的概念是，由于傳統(tǒng)的控制方法，實(shí)現(xiàn)了精確的控制效果，需要明- 2 -確的數(shù)學(xué)

16、模型的建立過程及其控制變得復(fù)雜。隨著人工智能和控制論學(xué)科的發(fā)展，加入了人工智能替換傳統(tǒng)觀念的方法來模仿人的思維，在控制策略上實(shí)現(xiàn)了飛躍。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從溫度控制器來講，總體的發(fā)展水平依然是有待提升，同德國、日本、美國等一些發(fā)達(dá)國家比較還有很大的不足。目前，我國在這方面總體技術(shù)水平處于上世紀(jì)50年代左右，市面上的成品主要以常規(guī)的pid控制器和“點(diǎn)位”控制為主。這些控制器只能應(yīng)付一般程度上的溫度控制要求，難以駕馭那些復(fù)雜度高、滯后高、時(shí)變慢的溫度系統(tǒng)。而能偶適應(yīng)于較高控制要求領(lǐng)域的自適應(yīng)能力強(qiáng)智能化的控制儀表，國內(nèi)目前還不夠成熟。形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自

17、整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場調(diào)試確定。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先的國家，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展44。1.21.2 aiai 智能調(diào)節(jié)器及其應(yīng)用智能調(diào)節(jié)器及其應(yīng)用1.2.11.2.1 aiai 智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器ai 調(diào)節(jié)器即人工智能調(diào)節(jié)器,是集成 cpu、存儲(chǔ)器、顯示器、鍵盤、i/o 接口

18、、通信接口以及軟件的一個(gè) cpu 模塊。通過面板操作 ai 調(diào)節(jié)器，設(shè)置其“輸入規(guī)格” 、“顯示上限” 、 “顯示下限”和“輸出規(guī)格”等各類參數(shù)后,就可以測量正確地讀取各種不同的參數(shù)值和輸出的要求以及不同類型的控制信號(hào)，以便 ai 調(diào)節(jié)器上的輸入可以直接連接各種傳感器和變送器，可適應(yīng)各種傳感器和變送器，且輸出也能適配不同標(biāo)準(zhǔn)要求的執(zhí)行器和記錄儀器。ai 調(diào)節(jié)器本身具備 d/a 和 a/d 功能, 因此也就有了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和輸出的模塊。當(dāng)調(diào)節(jié)器工作在手動(dòng)方式時(shí), 控制功能關(guān)閉, 等同于一個(gè)既具有模擬量輸出又具有模擬量輸入功能的 i/o 模塊。ai 調(diào)節(jié)器多輸入的技術(shù)規(guī)格使得在建立多種不同過程參數(shù)

19、的計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)時(shí)只需要一臺(tái) ai 調(diào)節(jié)器就能兼容, 而不用多種信號(hào)調(diào)理模塊。而且,它提供的 4- 20ma 直流電流輸出可供電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行器直接使用,無須增加 v/i 轉(zhuǎn)換電路或模塊。因而用 ai 調(diào)節(jié)器構(gòu)成過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出通道簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1.2.21.2.2 智能調(diào)節(jié)器在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用智能調(diào)節(jié)器在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用ai 人工智能調(diào)節(jié)器具由高穩(wěn)定性、高可靠性、多功能、多用途和操作簡單、靈活等特點(diǎn)，在化工、冶金、火電、輕工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。ai 調(diào)節(jié)器本身具有先進(jìn)的人工智能算法，通常與計(jì)算機(jī)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)聯(lián)用，構(gòu)成以智能儀表為下位- 3 -機(jī)的小型集散控制系統(tǒng)。此

20、類設(shè)計(jì)方案在許多中小企業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。目前, 在對液位、溫度和流量等熱工參量的檢測控制中越來越多地運(yùn)用到了智能調(diào)節(jié)器。智能調(diào)節(jié)器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。以智能調(diào)節(jié)器為控制器, 適當(dāng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,可以構(gòu)成多種過程控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以對液位、溫度和流量等熱工參量進(jìn)行定值控制。研究智能調(diào)節(jié)器的應(yīng)用領(lǐng)域和使用方法, 有助于在實(shí)踐中提高工業(yè)生產(chǎn)的智能化水平88。1.31.3 mcgsmcgs 組態(tài)軟件簡介組態(tài)軟件簡介mcgs是一套基于windows平臺(tái)的,用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng), 可運(yùn)行于microsoft windows95/98/me

21、/nt/2000等操作系統(tǒng)。它能夠在基于microsoft的各種32位windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，它充分利用了windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。mcgs為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái), 能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能66。 mcgs為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能

22、夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 使用mcgs，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。1.41.4 論文的主要工作論文的主要工作本文以過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的熱水鍋爐為被控對象，設(shè)計(jì)和實(shí)

23、現(xiàn)由 ai-808 智能調(diào)節(jié)器和 pc 機(jī)構(gòu)成的溫度系統(tǒng)。ai-808 智能調(diào)節(jié)器主要完成數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，保證系統(tǒng)的可靠性。pc 機(jī)完成系統(tǒng)監(jiān)控和管理，通過 rs232/485 轉(zhuǎn)換裝置、儀表 rs485 串行接口與儀表進(jìn)行通訊。- 4 -2 2系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)2.12.1 過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介2.1.12.1.1 工藝流程工藝流程過程控制實(shí)驗(yàn)裝置的工藝流程包括： 內(nèi)部 4.5kw 三相星形連接電熱絲，21 升的熱水夾套鍋爐。 38 升的高位溢流水箱（產(chǎn)生穩(wěn)壓的工藝介質(zhì)水）。 35 升的液位水槽和 105 升的計(jì)量水槽。 配三相電機(jī)的循環(huán)水泵。 2

24、只電磁閥（擾動(dòng)）和 29 只手動(dòng)球閥。流程圖實(shí)線內(nèi)的圖形，方框?yàn)榘惭b在對象框架內(nèi)的工藝設(shè)備及流量、壓力、液位、溫度信號(hào)的檢測、變送、執(zhí)行單元，虛線方框?yàn)榘惭b在操作臺(tái)上的變送、執(zhí)行單元。22 只手動(dòng)閥開關(guān)可以組成不同的工藝流程。在簡化圖中， 表示閥全開， 表示閥全關(guān)， 表示閥半開半關(guān)。刪去這些截止?fàn)顟B(tài)的手動(dòng)閥，就得到了工藝流程的變更?？刂茖ο蠹肮に嚵鞒倘鐖D 2.1 所示。圖 2.1 控制對象及工藝流程- 5 -2.1.22.1.2 現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表包括：序號(hào)圖位號(hào)型號(hào)規(guī)格名稱用途1p1-1(pl-1)y-10000.25mpa彈簧管壓力表進(jìn)水壓力指示2p2-t(pt-2)dbyg0100

25、kpa(420ma)擴(kuò)散硅壓力變送器出水壓力變送器3f1-e(fe-1)ldg-10s0300l/h電磁流量傳感器進(jìn)水流量檢測4f1-1t(fit-1)ld2-4b(420 ma)電磁流量轉(zhuǎn)換器進(jìn)水流量變送和顯示5f2-e(fe-2)ldg-10s0300l/h電磁流量傳感器出水流量檢測6f2-1t(fit-2)ld2-4b(420 ma)電磁流量轉(zhuǎn)換器出水流量變送和顯示7l1-t(lt-1)dbyg04kpa(0400mmm)(420ma)擴(kuò)散硅壓力變送器水箱液位變送8l2-t(lt-2)dbyg04kpa(0400mmm)(420ma)擴(kuò)散硅壓力變送器鍋爐液位變送9l3-t(lt-3)db

26、yg04kpa(0400mmm)(420ma)擴(kuò)散硅壓力變送器水槽液位變送10tit-1(te-1)wzp-270155100mmpt100鉑電阻鍋爐水溫檢測- 6 -11tit-2(te-2)wzp-270155100mmpt100鉑電阻夾套水溫檢測12m1psl201行程 16mm直行程電子式電動(dòng)執(zhí)行器配 vc1 調(diào)節(jié)閥13vc1v7-16dn=20mmdn =10mm線性鑄鋼閥進(jìn)水流量調(diào)節(jié)閥14m2psl 201行程 16mm直行程電子式電動(dòng)執(zhí)行器配 vc2 調(diào)節(jié)閥15vc2vt-16dn=20mmdn =10mm線性鑄鋼閥出水流量調(diào)節(jié)閥2.22.2 鍋爐熱水溫度控制方案設(shè)計(jì)鍋爐熱水溫度

27、控制方案設(shè)計(jì)2.2.12.2.1 系統(tǒng)控制要求系統(tǒng)控制要求（1） 要求對熱水鍋爐中的水溫進(jìn)行定值控制。（2） 控制穩(wěn)態(tài)誤差不大于1%。（3） 系統(tǒng)具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種工作方式。（4） 系統(tǒng)具有流程圖監(jiān)視畫面、參數(shù)設(shè)置和報(bào)警功能。（5） 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)趨勢曲線和歷史趨勢曲線顯示功能。2.2.22.2.2 控制方案設(shè)計(jì)控制方案設(shè)計(jì)要對溫度進(jìn)行控制首先必須要有對溫度測量的手段，而通常對溫度的測量是采用熱電阻元件進(jìn)行的。這是利用了金屬導(dǎo)體電阻值會(huì)隨溫度變化而進(jìn)行變化的這一特性來完成對溫度的測量的。電阻值與溫度間的關(guān)系式為：rtrt01+(t-t0)。溫度的變化會(huì)導(dǎo)致金屬導(dǎo)體的電阻變化，如此一來只要

28、設(shè)法測出金屬電阻值的變化，再利用公式就可以實(shí)現(xiàn)對溫度的測量了。雖然大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨溫度的變化而變化，但并不是所有的金屬都能作為測溫用的熱電阻。能作為熱電阻材料的要求一般是：熱容量要小、電阻溫度系數(shù)要小、電阻率要大；在測溫范圍內(nèi)，必須具備良好的物理和化學(xué)性能；電阻值必須隨溫度的變化呈線性關(guān)系。要找到完全符合上述條件要求的熱電阻材料在實(shí)際操作上是十分困難的，鉑和銅是目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料。鉑電阻元件采用特殊的工藝和材料制造而成，具有很高的穩(wěn)定性- 7 -和較強(qiáng)的抗污染能力。將電加熱器的輸入端與智能溫度控制模塊的輸出端直接相連，把pt100鉑熱電阻輸出端加到智能儀表的“pt100鉑熱電

29、阻”輸入端。智能儀表輸出的05v的連續(xù)電壓信號(hào)控制智能溫度控制模塊的輸出電壓。當(dāng)智能儀表輸出0v電壓時(shí)，智能溫度控制模塊沒有輸出；當(dāng)智能儀表輸出5v電壓時(shí)，智能溫度控制模塊輸出220v電壓。當(dāng)智能儀表的控制信號(hào)從05v線性變化時(shí)智能溫度控制模塊的輸出電壓也會(huì)從0220v變化，pt100鉑熱電阻把實(shí)時(shí)檢測到的溫度值變換為電壓信號(hào)輸出到智能儀表的輸入端作為反饋信號(hào)。智能儀表能與上位機(jī)通訊，可以進(jìn)行自由的數(shù)據(jù)交換，并且能輸出連續(xù)的電流或電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而形成一套循環(huán)連續(xù)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水溫定值的自動(dòng)化控制。控制系統(tǒng)方框圖如圖2.2所示。圖2.2 智能儀表溫度控制框圖軟件設(shè)計(jì)方面，在使用 m

30、cgs 構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)之前，應(yīng)進(jìn)行工程的整體規(guī)劃，保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。首先要了解整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程，弄清測控對象的特征，明確主要的監(jiān)控要求和技術(shù)要求等問題。在此基礎(chǔ)上，擬定組建工程的總體規(guī)劃和設(shè)想，主要包括系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)哪些功能，控制流程如何實(shí)現(xiàn)，需要什么樣的用戶窗口界面，實(shí)現(xiàn)何種動(dòng)畫效果以及如何在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義數(shù)據(jù)變量等環(huán)節(jié)，同時(shí)還要分析工程中設(shè)備的采集及輸出通道與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示的等問題。作好工程的整體規(guī)劃，在項(xiàng)目的組態(tài)過程中能夠盡量避免一些無謂的勞動(dòng)，快速有效地完成工程項(xiàng)目。因此在建立

31、工程前先進(jìn)行如下參數(shù)選擇的分析： 被控參數(shù)的選擇：被控參數(shù)的選擇是控制方案設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，一般有兩種方法，一是選擇能直接反映生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測量的參數(shù)作為被控參數(shù)，稱為直接參數(shù)法。二是選擇那些能間接反映產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量又與直接參數(shù)有單值對應(yīng)關(guān)系、易于測量的參數(shù)作為被控參數(shù)，稱為間接參數(shù)法。本文中，根據(jù)控制要求，直接選擇熱水鍋爐的水溫為被控參數(shù)。智能儀表智能溫度控制模塊電熱絲鍋爐pt100 鉑電阻- 8 - 控制參數(shù)的選擇：在實(shí)際系統(tǒng)中，可能有幾個(gè)可供選擇的被控參數(shù)。這就要通過分析比較不同的選擇下，所形成的不同的控制通道和不同的擾動(dòng)通道對控制質(zhì)量的影響而做出合理的選擇。一般說來，選

32、擇控制參數(shù)，應(yīng)使得它所形成的控制通道放大系數(shù)適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小一些，純滯后愈小愈好；而擾動(dòng)通道的放大系數(shù)盡可能小，時(shí)間常數(shù)大一些。通過分析比較，本文選擇為熱水鍋爐加熱的電熱絲供電電壓作為控制參數(shù)。通過改變供熱電壓的大小實(shí)現(xiàn)對熱水鍋爐水溫的控制。 根據(jù)上述被控參數(shù)和控制參數(shù)的選擇，設(shè)計(jì)熱水鍋爐水溫定值控制系統(tǒng)控制原理流程圖，如圖 2.3 所示圖 2.3 熱水鍋爐水溫控制流程圖- 9 -3 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.13.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1.13.1.1 dcsdcs 一般結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu) 典型的 dcs 結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 典型的 dcs 結(jié)構(gòu)dcs 系統(tǒng)

33、的基本構(gòu)成由現(xiàn)場級(jí)、控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)、管理層四級(jí)構(gòu)成?，F(xiàn)場級(jí)主要包括各種過程通道卡件或者模塊?？刂萍?jí)包括所有的過程站。監(jiān)控級(jí)包括工程師站、操作員站、歷史站和打印機(jī)等附屬設(shè)備。管理級(jí)包括管理計(jì)算機(jī)。四層中間相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)由控制網(wǎng)絡(luò)（cnet） 、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（snet） 、管理網(wǎng)絡(luò)（mnet）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3.1.23.1.2 多智能儀表多智能儀表 dcsdcs 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 多智能儀表控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示。- 10 -圖 3.2 多智能儀表控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)場部件主要由智能儀表組成，工控機(jī)組或者普通 pc 機(jī)均可組成控制 pc 機(jī)。智能儀表與控制 pc 機(jī)之間采用現(xiàn)場總線連接，根據(jù)控

34、制的要求以及智能儀表的特點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場總線協(xié)議的設(shè)計(jì)。管理 pc 機(jī)與控制 pc 機(jī)之間采用通用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈接。圖 3.3 多智能儀表 dcs 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖小型 dcs 系統(tǒng)硬件由 ai808 智能調(diào)節(jié)器和 pc 機(jī)構(gòu)成。系統(tǒng)硬件由智能儀表、檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)、上位 pc 機(jī)以及過程控制實(shí)驗(yàn)裝置組成。上位 pc 機(jī)為操作站，主要負(fù)責(zé)完成顯示、打印、控制管理、系統(tǒng)配置組態(tài)等功能。ai808 智能調(diào)節(jié)器為控制站，主要完成數(shù)據(jù)的采集和回路的控制。pc 機(jī)通過 rs232/458 轉(zhuǎn)換裝置、儀表rs458 串行通信接口與儀表進(jìn)行通訊。本文中用于實(shí)驗(yàn)?zāi)M的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 3.3所示。3.23.2 智能調(diào)節(jié)

35、器智能調(diào)節(jié)器3.2.13.2.1 ai-808ai-808 調(diào)節(jié)器簡介調(diào)節(jié)器簡介ai808p 型調(diào)節(jié)器是國產(chǎn)較先進(jìn)的儀表，內(nèi)部采用了高性能asic 芯片和模塊化硬件設(shè)計(jì)，在輸入、輸出信號(hào)上均采用了數(shù)字校正技術(shù)，以消除穩(wěn)定性較差的可調(diào)電阻所帶來的誤差; 采用自動(dòng)調(diào)零技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，測量精確穩(wěn)定; 具有多種輸入、輸出規(guī)格和報(bào)警方式設(shè)置。電源可在85 264 vac( 50 60 hz) 。具- 11 -有基于模糊邏輯的pid 調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能和溫度實(shí)時(shí)顯示功能。ai-808智能調(diào)節(jié)器的面板如圖3.4所示。圖3.4 ai-808智能調(diào)節(jié)器面板1.調(diào)節(jié)器輸出指示 2.報(bào)警1指示 3.報(bào)警2指

36、示 4.aux輔助接口工作指示5.顯示轉(zhuǎn)換（兼參數(shù)設(shè)置進(jìn)入） 6.數(shù)據(jù)移位（兼手動(dòng)/自動(dòng)切換及程序設(shè)置進(jìn)入7.數(shù)據(jù)減少鍵 8.數(shù)據(jù)增加鍵 9.光柱（沒選構(gòu)件） 10.給定值顯示窗11.測量值顯示窗基本使用操作：（1）顯示切換：按鍵。（2）修改數(shù)據(jù)：當(dāng)需要設(shè)置給定值時(shí)，可通過按、或鍵來修改給定值。ai儀表小數(shù)點(diǎn)移位法和數(shù)據(jù)快速增減法。按鍵減小數(shù)據(jù)，按鍵增加數(shù)據(jù)，可修改數(shù)值位的小數(shù)點(diǎn)同時(shí)閃動(dòng)（如同光標(biāo)）。按住鍵保持不放，可以快速地增加/減少數(shù)值，并且速度會(huì)隨小數(shù)點(diǎn)會(huì)右移自動(dòng)加快（3級(jí)速度）。而按鍵可直接移動(dòng)修改數(shù)據(jù)的位置（光標(biāo)），操作方便快捷。（3）手動(dòng)/自動(dòng)切換：按a/m鍵（即鍵），可以使儀表在

37、手動(dòng)和自動(dòng)兩種狀態(tài)下進(jìn)行無擾動(dòng)的切換。在手動(dòng)狀態(tài)下，直接按鍵或鍵可增加或減少手動(dòng)輸出值。通過對run參數(shù)設(shè)置，也可使儀表不允許由操作面板上的按鍵來切換至手動(dòng)狀態(tài)，以防止誤切為手動(dòng)狀態(tài)。（4）設(shè)置參數(shù)：按住鍵并保持大約2秒鐘，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下按鍵，儀表將依次顯示各個(gè)參數(shù)，比如參數(shù)鎖loc、上限報(bào)警值hial 等等，對- 12 -于配置好并且已經(jīng)鎖上參數(shù)鎖的儀表，只出現(xiàn)操作工需要用到的參數(shù)（現(xiàn)場參數(shù)）。用、等鍵修改參數(shù)值。按住鍵并保持不放，將返回顯示上一參數(shù)。先按鍵不放接著再按鍵可退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。如果沒有按鍵操作，約30秒鐘后會(huì)自動(dòng)退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。如果參數(shù)被鎖上，則只能顯示被

38、ep參數(shù)定義的現(xiàn)場參數(shù)（可由用戶定義的，工作現(xiàn)場經(jīng)常需要使用的參數(shù)及程序），而無法看到其它的參數(shù)。不過，至少能看到loc參數(shù)顯示出來。3.2.23.2.2 ai-808ai-808 調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置通過參數(shù)來定義儀表的輸入、輸出、報(bào)警、通訊及控制方式。以下為參數(shù)功能表：hialhial 上限報(bào)警上限報(bào)警 測量值大于hial +df值時(shí)儀表將產(chǎn)生上限報(bào)警。測量值小于hial-df值時(shí)，儀表將解除上限報(bào)警。設(shè)置hial到其最大值（9999）可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。每種報(bào)警可自由定義為控制報(bào)警1（al1）、報(bào)警2（al2）或輔助接口（aux）動(dòng)作（參見后文參數(shù)alp的說明）。設(shè)置范圍：-19

39、99+9999或1定義單位。loalloal 下限報(bào)警下限報(bào)警 當(dāng)測量值小于loal-df時(shí)產(chǎn)生下限報(bào)警，當(dāng)測量值大于loal+df時(shí)下限報(bào)警解除。設(shè)置loal到其最小值（-1999）可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。設(shè)置范圍：-1999+9999或1定義單位。dhaldhal 正偏差報(bào)警正偏差報(bào)警 采用ai人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)偏差（測量值pv減給定值sv）大于dhal +df時(shí)產(chǎn)生正偏差報(bào)警。當(dāng)偏差小于dhal-df時(shí)正偏差報(bào)警解除。設(shè)置dhal=9999（ 溫度時(shí)為999.9）時(shí)，正偏差報(bào)警功能被取消。采用位式調(diào)節(jié)時(shí)，則dhal和dlal分別作為第二個(gè)上限和下限絕對值報(bào)警。設(shè)置范圍：0999.9或0999

40、9定義單位。dlaldlal 負(fù)偏差報(bào)警負(fù)偏差報(bào)警 采用ai人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)負(fù)偏差（給定值sv減測量值pv）大于dlal+df時(shí)產(chǎn)生負(fù)偏差報(bào)警，當(dāng)負(fù)偏差小于dlal-df時(shí)負(fù)偏差報(bào)警解除。設(shè)置dlal=9999（溫度時(shí)為999.9）時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警功能被取消。設(shè)置范圍：0999.9或09999定義單位。dfdf 回差回差( (死區(qū)、滯環(huán)死區(qū)、滯環(huán)) ) 回差用于避免因測量輸入值波動(dòng)而導(dǎo)致位式調(diào)節(jié)頻繁通斷或報(bào)警頻繁產(chǎn)生解除。（1）儀表在正常狀態(tài)，當(dāng)測量溫度值大于802時(shí)（hial+df）時(shí)，才進(jìn)入上限報(bào)警狀態(tài)。- 13 -（2）儀表在上限報(bào)警狀態(tài)時(shí)，則當(dāng)測量溫度值小于798(hial -df)時(shí)

41、，儀表才解除報(bào)警狀態(tài)。又如：儀表在采用位式調(diào)節(jié)或自整定時(shí)，假定給定值sv為700，df參數(shù)設(shè)置為0.5，以反作用調(diào)節(jié)(加熱控制)為例： 輸出在接通狀態(tài)時(shí)，當(dāng)測量溫度值大于700.5時(shí)(sv+df)時(shí)關(guān)斷。 輸出在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，則當(dāng)測量溫度值小于699.5 (sv-df)時(shí)，才重新接通進(jìn)行加熱。ctrlctrl 控制方式控制方式 ctrl=0，采用位式調(diào)節(jié)（onoff），只適合要求不高的場合進(jìn)行控制時(shí)采用。ctrl=1，采用ai人工智能調(diào)節(jié)/pid 調(diào)節(jié)，該設(shè)置下，允許從面板啟動(dòng)執(zhí)行自整定功能。ctrl=2，啟動(dòng)自整定參數(shù)功能，自整定結(jié)束后會(huì)自動(dòng)設(shè)置為3或4。ctrl=3，采用ai人工智能調(diào)節(jié)，自

42、整定結(jié)束后，儀表自動(dòng)進(jìn)入該設(shè)置，該設(shè)置下不允許從面板啟動(dòng)自整定參數(shù)功能。以防止誤操作重復(fù)啟動(dòng)自整定。ctrl=4 ，該方式下與ctrl=3 時(shí)基本相同，但其p參數(shù)定義為原來的10倍，即在ctrl=3時(shí)，p=5，則ctrl=4時(shí)，設(shè)置p=50時(shí)二者有相同的控制結(jié)果。在對極快速變化的溫度（每秒變化200以上），或快速變化的壓力、流量的控制，還有變頻調(diào)速器控制水壓等控制場合，在ctrl=1、3時(shí)，其p值都很小，有時(shí)甚至要小于1才能滿足控制需要，此時(shí)如果設(shè)置ctrl=4，則可將p參數(shù)放大10倍，獲得更精細(xì)的控制。ctrl=5，儀表將測量值直接作為輸出值輸出，可作為手動(dòng)操作器或伺服放大器使用，如計(jì)算機(jī)控

43、制系統(tǒng)中的后備手操器。設(shè)置范圍：05dipdip 小數(shù)點(diǎn)位置小數(shù)點(diǎn)位置 線性輸入時(shí)：定義小數(shù)點(diǎn)位置，以配合用戶習(xí)慣的顯示數(shù)值。dip=0，顯示格式為0000，不顯示小數(shù)點(diǎn)dip=1，顯示格式為000.0，小數(shù)點(diǎn)在十位。dip=2，顯示格式為00.00，小數(shù)點(diǎn)在百位。dip=3，顯示格式為0.000，小數(shù)點(diǎn)在千位。采用熱電偶或熱電阻輸入時(shí)：此時(shí)dip選擇溫度顯示的分辨率dip=0，溫度顯示分辨率為1（內(nèi)部仍維持0.1分辨率用于控制運(yùn)算）。dip=1，溫度顯示分辨率為0.1（1000以上自動(dòng)轉(zhuǎn)為1分辨率）。改變小數(shù)點(diǎn)位置參數(shù)的設(shè)置只影響顯示，對測量精度及控制精度均不產(chǎn)生影響。設(shè)置范圍：03dild

44、il 輸入下限顯示值輸入下限顯示值 用于定義線性輸入信號(hào)下限刻度值，對外給定、變送輸出、- 14 -光柱顯示均有效。在采用壓力變送器將壓力（也可是溫度、流量、濕度等其它物理量）變換為標(biāo)準(zhǔn)的15v信號(hào)輸入（420ma信號(hào)可外接250歐電阻予以變換）中。對于1v信號(hào)壓力為0，5v信號(hào)壓力為1mpa，希望儀表顯示分辯率為0.001mpa。則參數(shù)設(shè)置如下：sn33 （選擇15v線性電壓輸入）dip3 (小數(shù)點(diǎn)位置設(shè)置，采用0.000格式)dil0.000 (確定輸入下限1v時(shí)壓力顯示值)dih1.000 (確定輸入上限5v時(shí)壓力顯示值)設(shè)置范圍：-1999+9999或1定義單位dihdih 輸入上限顯

45、示輸入上限顯示 用于定義線性輸入信號(hào)上限刻度值，與dil配合使用。設(shè)置范圍：-1999+9999或1定義單位oplopl 輸出下限輸出下限 限制調(diào)節(jié)輸出最小值。設(shè)置范圍：0110%ophoph 輸出上限輸出上限 限制調(diào)節(jié)輸出的最大值。設(shè)置范圍：0110%alpalp 報(bào)警輸出定義報(bào)警輸出定義 alp參數(shù)用于定義hial、loal、dhal、dlal等4種報(bào)警功能的輸出位置，它由以下公式定義其功能：alp=a1+b2+c4+d8+e16+f32a=0時(shí)，上限報(bào)警由al1輸出；a=1時(shí)，上限報(bào)警由al2輸出。b=0時(shí)，下限報(bào)警由al1輸出；b=1時(shí)，下限報(bào)警由al2輸出。c=0時(shí)，正偏差報(bào)警由al

46、1輸出；c=1時(shí)，正偏差報(bào)警由al2或aux輸出。d=0時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警由al1輸出；d=1時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警由al2或aux輸出。e=0時(shí)，報(bào)警時(shí)在下顯示器交替顯示報(bào)警符號(hào)，如hial 、loal 等，能迅速了解儀表報(bào)警原因；e=1時(shí)，報(bào)警時(shí)在下顯示器不交替顯示報(bào)警符號(hào)，一般用于將報(bào)警作為控制的場合。f=0時(shí)，當(dāng)c=1、d=1時(shí)，正、負(fù)偏差報(bào)警由al2輸出；f=1時(shí)，當(dāng)c=1、d=1時(shí)，正、負(fù)偏差報(bào)警由aux輸出，不過如果opl設(shè)置小于0時(shí)，則aux被用于調(diào)節(jié)輸出，此時(shí)aux將無法用于報(bào)警輸出。例如：要求上限報(bào)警及正偏差報(bào)警由al1（報(bào)警1）輸出，下限報(bào)警及負(fù)偏差報(bào)警由al2（報(bào)警2）輸出，報(bào)警時(shí)

47、在下顯示器顯示報(bào)警符號(hào)。則由上得出：a0，b1，c0，d1，e=0、f=0。則應(yīng)設(shè)置參數(shù)如下：- 15 -alp01+12+04+18+016+03210設(shè)置范圍：063addraddr 通訊地址通訊地址 當(dāng)儀表輔助功能模塊用于通訊時(shí)（安裝rs485通訊接口，baud設(shè)置范圍應(yīng)是300-19200之間），addr參數(shù)用于定義儀表通訊地址，有效范圍是0100。在同一條通訊線路上的儀表應(yīng)分別設(shè)置一個(gè)不同的addr值以便相互區(qū)別。當(dāng)儀表輔助功能模塊用于測量值變送輸出時(shí)（安裝x線性電流輸出模塊，baud設(shè)置范圍應(yīng)是0-220之間），addr及baud定義對應(yīng)測量值變送輸出的線性電流大小，其中addr表

48、示輸出下限，baud表示輸出上限。單位是0.1ma。例如：定義420ma的變送輸出電流功能定義為：addr=40，baud=200。設(shè)置范圍：0100runrun 運(yùn)行狀態(tài)及上電信號(hào)處理運(yùn)行狀態(tài)及上電信號(hào)處理對ai808型儀表，run參數(shù)定義自動(dòng)/手動(dòng)工作狀態(tài)。run=0，手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。run=1，自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。run=2，自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)，并且禁止手動(dòng)操作。不需要手動(dòng)功能時(shí)，該功能可防止因誤操作而進(jìn)入手動(dòng)狀態(tài)。通過rs485通訊接口控制儀表操作時(shí)，可通過修改run參數(shù)的方式用計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）實(shí)現(xiàn)儀表的手動(dòng)/自動(dòng)切換操作。設(shè)置范圍：0-127ep1-ep8ep1-ep8 現(xiàn)場參數(shù)定義現(xiàn)場參數(shù)定義

49、當(dāng)儀表的設(shè)置完成后，大多數(shù)參數(shù)將不再需要現(xiàn)場工人進(jìn)行設(shè)置。并且，現(xiàn)場操作工對許多參數(shù)也可能不理解，并且可能發(fā)生誤操作將參數(shù)設(shè)置為錯(cuò)誤的數(shù)值而使得儀表無法正常工作。通常智能儀表都具備參數(shù)鎖（loc）功能，不過普通的參數(shù)鎖功能往往將所有參數(shù)均鎖上，而有時(shí)我們又需要現(xiàn)場操作工對部分參數(shù)能進(jìn)行修改及調(diào)整，例如上限報(bào)警值hial或m 50、p、t等參數(shù)。在參數(shù)表中ep1ep8定義18個(gè)現(xiàn)場參數(shù)給現(xiàn)場操作工使用。如果現(xiàn)場參數(shù)小于8個(gè)（有時(shí)甚至沒有），應(yīng)將要用到的參數(shù)從ep1ep8依次定義，沒用到的第一個(gè)參數(shù)定義為none。例如：某儀表現(xiàn)場常要修改hial（上限報(bào)警）、loal（下限報(bào)警）兩個(gè)參數(shù)，可將ep

50、參數(shù)設(shè)置如下：loc=0、ep1=hial、ep2=loal、ep3=none如果儀表調(diào)試完成后并不需要現(xiàn)場參數(shù)，此時(shí)可將ep1參數(shù)值設(shè)置為none。- 16 -3.33.3 智能調(diào)節(jié)器與智能調(diào)節(jié)器與 pcpc 機(jī)的通信機(jī)的通信圖 3.5 智能調(diào)節(jié)器與 pc 機(jī)的通信連接智能儀表通信功能是智能儀表 dcs 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。如圖 3.5 所示，ai 智能調(diào)節(jié)器采用 rs-485 通信協(xié)議。rs-485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線，應(yīng)用 rs-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。pc 機(jī)主板的通信接口為 rs-232 標(biāo)準(zhǔn)，兩者之間可以通過 rs232/485 轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)互連和通信。

51、3.43.4 系統(tǒng)系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)接線圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件接線圖如下圖 3.6 所示：- 17 -圖 3.6 鍋爐水溫定值控制系統(tǒng)接線圖4 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 mcgsmcgs 組態(tài)軟件組態(tài)軟件4.1.14.1.1 mcgsmcgs 組態(tài)軟件概述組態(tài)軟件概述 mcgs(monitor and control generated system)是一套基于 windows 平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于 microsoft windows 95/98/me/nt/2000 等操作系統(tǒng)。mcgs 組態(tài)軟件有很多的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗牟僮鞣浅７奖悖S修、保護(hù)很容

52、易簡單，而且由于它的性能和可靠性比其他同類軟件都優(yōu)秀，現(xiàn)在許多已經(jīng)被工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多的領(lǐng)域所應(yīng)用。比較典型的就是石油、鋼鐵、水電處理系統(tǒng)和機(jī)械以及航空等系統(tǒng)。長久以來，mcgs 通過事實(shí)說明了其的高穩(wěn)定性能。4.1.24.1.2 mcgsmcgs 軟件的系統(tǒng)構(gòu)成軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 mcgs(monitor and control generated system)組態(tài)軟件是由兩個(gè)既獨(dú)立又相互相關(guān)的部分構(gòu)成的，這兩部分分別叫做“mcgs 組態(tài)環(huán)境”和“mcgs 運(yùn)行環(huán)境” 。它們之間的關(guān)系如圖 4.1 所示：圖 4.1 組態(tài)軟件的構(gòu)成mcgs 由“mcgs 組態(tài)環(huán)境”和“mcgs 運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)

53、組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果 數(shù)據(jù)庫- 18 -圖 4.2 mcgs 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) mcgs 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)如圖 4.2 所示。mcgs 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 mcgsset.exe 支持，其存放于 mcgs 目錄的 program 子目錄中。用戶在 mcgs 組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 mcgs 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。mcg

54、s 運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 mcgsrun.exe 支持，其存放于 mcgs 目錄的 program 子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。圖 4.3 mcgs 工程的五大部分mcgs工程的五大部分如圖4.3所示。mcgs組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性: 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)

55、定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將mcgs工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處- 19 -理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（ifthen腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)

56、據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。4.1.34.1.3 mcgsmcgs 組態(tài)軟件用戶窗口設(shè)計(jì)組態(tài)軟件用戶窗口設(shè)計(jì)步驟步驟（1）圖形界面的設(shè)計(jì)用抽象的畫面來模擬實(shí)際現(xiàn)場的工控設(shè)備。（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫，并用其中的變量描述控制對象的屬性。（3）建立動(dòng)畫連接用抽象的畫面模擬控制對象運(yùn)行。（4）運(yùn)行及調(diào)試。4.24.2 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.14.2.1 新組態(tài)工程的建立新組態(tài)工程的建立mcgs 中用“工程”來表示組態(tài)生成的應(yīng)用系統(tǒng)，創(chuàng)建一個(gè)新工程就是創(chuàng)建一個(gè)新的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，打開工程就是打開一個(gè)已經(jīng)存在的應(yīng)用系統(tǒng)。工程文件的命名規(guī)則和 window

57、s 系統(tǒng)相同，mcgs 自動(dòng)給工程文件名加上后綴“.mcg”。每個(gè)工程都對應(yīng)一個(gè)組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫文件。在 windows 系統(tǒng)桌面上，通過以下三種方式中的任一種，都可以進(jìn)入 mcgs 組態(tài)環(huán)境： 鼠標(biāo)雙擊 windows 桌面上的“mcgs 組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)； 選擇“開始”“程序”“mcgs 組態(tài)軟件”“mcgs 組態(tài)環(huán)境”命令；按快捷鍵“ctrl + alt + g”；進(jìn)入 mcgs 組態(tài)環(huán)境后，單擊工具條上的“新建”按鈕，或執(zhí)行“文件”菜單中的“新建工程”命令，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名為“新建工程 x.mcg”的新工程（x 為數(shù)字，表示建立新工程的順序，如 1、2、3 等）。由于尚未進(jìn)行組態(tài)操作，新

58、工程只是一個(gè)“空殼”，一個(gè)包含五個(gè)基本組成部分的結(jié)構(gòu)框架，接下來要逐步在框架中配置不同的功能部件，構(gòu)造完成特定任務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)。如下圖 4.4 所示，mcgs 用“工作臺(tái)”窗口來管理構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的五個(gè)部分，工作臺(tái)上的五個(gè)標(biāo)簽：主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略，- 20 -對應(yīng)于五個(gè)不同的窗口頁面，每一個(gè)頁面負(fù)責(zé)管理用戶應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)部分，用鼠標(biāo)單擊不同的標(biāo)簽可選取不同窗口頁面，對應(yīng)用系統(tǒng)的相應(yīng)部分進(jìn)行組態(tài)操作。圖 4.4 新建工程在保存新工程時(shí)，可以隨意更換工程文件的名稱。缺省情況下，所有的工程文件都存放在 mcgs 安裝目錄下的 work 子目錄里，用戶也可以根據(jù)自身需要

59、指定存放工程文件的目錄。4.2.24.2.2 流程圖畫面的設(shè)計(jì)流程圖畫面的設(shè)計(jì) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0”。 選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。 將窗口名稱改為：溫度控制；窗口標(biāo)題改為：溫度控制；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。- 21 - 在“用戶窗口”中，選中“溫度控制”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。如圖 4.5 所示圖 4.5 建立工程畫面 選中“溫度控制”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。如圖 4.6- 22 -圖 4.6 動(dòng)畫

60、組態(tài)窗口單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動(dòng)畫工具箱。圖標(biāo)對應(yīng)于選擇器，用于在編輯圖形時(shí)選取用戶窗口中指定的圖形對象，圖標(biāo)用于打開和關(guān)閉常用圖符工具箱，常用圖符工具箱包括 27 種常用的圖符對象。圖形對象放置在用戶窗口中，是構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)圖形界面的最小單元，mcgs 中的圖形對象包括圖元對象、圖符對象和動(dòng)畫構(gòu)件三種類型，不同類型的圖形對象有不同的屬性，所能完成的功能也各不相同。mcgs 的圖元是以向量圖形的格式而存在的，根據(jù)需要可隨意移動(dòng)圖元的位置和改變圖元的大小，在工具箱中提供了 8 種圖元。為了快速構(gòu)圖和組態(tài)，mcgs 系統(tǒng)內(nèi)部提供了 27 種常用的圖符對象，稱為系統(tǒng)圖符對象。如下圖