基于MCGS和智能儀表的流量比值控制系統(tǒng)設計樣本

基于MCGS和智能儀表流量比值控制系統(tǒng)設計總計：畢業(yè)論文27頁表格2表插圖11 指引教師評閱人完畢日期.5.26摘要本文一方面分析了實際工業(yè)生產(chǎn)過程中比值控制意義和重要性,然后提出了流量比值控制系統(tǒng)設計方案并在引入MCGS組態(tài)軟件輔助控制基本上加以研制,最后闡述了該系統(tǒng)調(diào)試原理與環(huán)節(jié)。運用AI808智能儀表對鍋爐液位-進水流量進行比值控制，以北京昆侖公司組態(tài)軟件MCGS實現(xiàn)上位機對現(xiàn)場進行實時組態(tài)、監(jiān)控。依照系統(tǒng)工藝規(guī)定及實際需要，提出了流量比值控制設計方案及硬件實行，著重闡明了工控組態(tài)軟件在設計開發(fā)計算機流量比值控制系統(tǒng)應用。實際運營成果表白，系統(tǒng)不但可以實現(xiàn)按不同比值關系進行控制，且使主、從動量均有較強抗擾動能力，具備一定實際應用價值。核心詞：比值控制；MCGS組態(tài)軟件；AI-808智能調(diào)節(jié)器AbstractThispaperanalyzesthesignificanceandimportanceoftheactualindustrialprocessesratiocontrol，flowratiocontrolsystemdesignandthenproposedtobedevelopedonthebasisoftheintroductionoftheMCGSforauxiliarycontrol，andfinallyelaboratedtheprincipleofthesystemdebuggingstep.AI808smartmeterleveloftheboiler-waterflowratiocontrolMCGShostcomputerinreal-timeon-siteconfiguration，monitoring，theBeijingKunlunconfigurationsoftware.Thedesignandtheimplementationproposalofcurrentcapacityratiocontrolwereproposedaccordingtothetechnologicalrequirementofthesysternandactualneedinthepaperandapplicationofindustrialcontrolconfigurationsoftwareondesigninganddevelopingtheflowratiocontrolsystemwashighlighted.Theresultsshowedthatthesystemcannotonlyrealizethedifferentratiocontrol，butalsoenablethemainandsubmomentumtohavestrongnoise-immunedynamicability.Ithascertainpracticalapplicationvalue.Keywords：Ratiocontrol；MCGSconfigurationsoftware；AI-808intelligentregulator目錄摘要 IAbstract II1緒論 31.1引言 31.2智能儀表研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 31.2.1智能儀表研究現(xiàn)狀 31.2.2智能儀器發(fā)展概況 31.2.3智能儀器發(fā)展趨勢 41.3組態(tài)軟件MCGS基本原理及簡介 41.4本文重要工作 52比值控制系統(tǒng) 62.1工作原理 62.1.1比值控制系統(tǒng)概述 62.1.2比值控制系統(tǒng)特點 62.1.3比值控制系統(tǒng)類型 62.1.4比值系數(shù)計算 72.2比值控制系統(tǒng)設計 72.2.1系統(tǒng)構(gòu)造 72.2.2控制系統(tǒng) 82.3系統(tǒng)方案設計 83控制系統(tǒng)總體方案及硬件實現(xiàn) 103.1控制對象及工藝流程 103.2硬件實現(xiàn) 103.3總體方案 103.4PC機與智能調(diào)節(jié)器連接 113.4.1PC機與單臺智能調(diào)節(jié)器連接 113.4.2PC機與多臺智能調(diào)節(jié)器連接 123.4.3PC機與智能調(diào)節(jié)器串口通信調(diào)試 123.5控制對象及工藝流程 123.6智能儀表參數(shù)設計 124基于MCGS組態(tài)界面設計 164.1軟件總體設計 164.2智能儀表與PC機通信軟件設計 174.3系統(tǒng)監(jiān)控界面設計 185總結(jié)與展望 22參考文獻 23附錄A外文文獻譯文 24附錄B外文文獻原文 25大連大學學位論文版權使用授權書 27

1緒論1.1引言隨著科學技術飛速發(fā)展，人們對過程控制提出了更高更新規(guī)定，在許多生產(chǎn)過程中，規(guī)定兩種或兩種以上物料流量按一定比例關系混合進行化學反映，對于物料比例規(guī)定就變得很嚴格，如果比例不滿足規(guī)定，若是比例失調(diào)，會導致產(chǎn)品質(zhì)量達不到規(guī)定，以導致?lián)p失，甚至會導致事故發(fā)生。如在制藥過程中，為了增長藥效，需要對其中成分藥物加入注入劑，生產(chǎn)工藝規(guī)定藥物和注入劑混合后含量必要符合規(guī)定比例，否則會使藥效減少而達不到規(guī)定。研究比值控制系統(tǒng)是必須，提高比值控制精度及水平具備深遠意義。在過程控制實驗裝置上運用AI調(diào)節(jié)器和PC機構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)，能配合教學，完畢各種較為復雜控制實驗。此類設計方案在許多中小公司中也得到廣泛應用，具備重要理論意義和實用價值。1.2智能儀表研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1智能儀表研究現(xiàn)狀智能儀器浮現(xiàn)，很大擴充了老式儀器應用領域。智能儀器憑借其體積小、功能強、功耗低優(yōu)勢，迅速地在家用電器、科研公司和工業(yè)中得到了廣泛應用。1.2.2智能儀器發(fā)展概況80年代后來，微解決器被用到儀器中，儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展，測量系統(tǒng)常通過IEEE—488總線連接。不同于老式獨立儀器模式個人儀器得到了發(fā)展等。90年代，儀器儀表智能化突出體當前如下幾種方面：微電子技術進步更深刻地影響儀器儀表設計；微型機發(fā)展，使儀器儀表具備更強數(shù)據(jù)解決能力；圖像解決功能增長十分普遍；VXI總線得到廣泛應用。近年來，智能化測量控制儀表發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)浮現(xiàn)了各種各樣智能化測量控制儀表，可以自動進行差壓補償智能節(jié)流式流量計，可以進行程序控溫智能多段溫度控制儀，可以實現(xiàn)數(shù)字PID和各種復雜控制規(guī)律智能式調(diào)節(jié)器，以及可以對各種譜圖進行分析和數(shù)據(jù)解決智能色譜儀等。1.2.3智能儀器發(fā)展趨勢(1)微型化微型智能儀器指微電子技術、微機械技術、信息技術等綜合應用于儀器生產(chǎn)中，從而使儀器成為體積小、功能齊全智能儀器。它不但具備老式儀器功能，并且能在自動化技術、航天、軍事、醫(yī)療領域起到獨特作用。(2)多功能化多功能自身就是智能儀器儀表一種特點。多功能綜合型產(chǎn)品不但在性能上如精確度比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，并且在各種測試功能上提供了較好解決方案。(3)人工智能化人工智能是計算機應用一種嶄新領域，運用計算機模仿人智能，用于機器人、醫(yī)療診斷、推理證明等各方面。智能儀器進一步發(fā)展將具有一定人工智能，即代替人一某些腦力勞動，從而在視覺圖形及色彩辨讀、聽覺語音辨認及語言領悟、思維推理、學習與聯(lián)想等方面具備一定能力。顯然，人工智能在當代儀器儀表中應用，使咱們不但可以解決用老式辦法很難解決一類問題，并且可望解決用老式辦法主線不能解決問題。(4)總結(jié)智能儀器是計算機科學、電子學、人工智能、VLSI等新興技術與老式儀器儀表技術結(jié)合。隨著專用集成電路、個人儀器等有關技術發(fā)展，智能儀器將會得到更加廣泛應用。作為智能儀器核心部件單片計算機技術是推動智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活方向發(fā)展動力。可以預料，各種功能智能儀器在不遠將來會廣泛地使用在社會各個領域。1.3組態(tài)軟件MCGS基本原理及簡介MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是一套基于Windows平臺，用于迅速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運營于MicrosoftWindows95/98/NT/等操作系統(tǒng)。MCGS5.1為顧客提供理解決實際工程問題完整方案和開發(fā)平臺，可以完畢現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及公司監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。本設計在老式過程控制需要人工監(jiān)測和人工調(diào)節(jié)基本上,加入了MCGS組態(tài)軟件進行輔助控制,具備自動監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)功能,它可以完畢現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)解決、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等。設計環(huán)節(jié)如下:(1)建立工程項目。(2)進行設備配備。設備配備目是實現(xiàn)上下位機通訊,即實現(xiàn)計算機與智能儀表之間連接。通過設備窗口配備數(shù)據(jù)采集與控制輸出連接與驅(qū)動設備用數(shù)據(jù)變量。(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。規(guī)定與設備規(guī)定數(shù)據(jù)庫一致。該窗口定義不同類型和名稱變量,作為數(shù)據(jù)采集、解決、輸出控制、動畫連接及設備驅(qū)動對象。(4)制作圖形畫面,在顧客窗口實現(xiàn)。重要用于設立工程中人機交互界面,諸如:生成水位變化動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。(5)定義動畫鏈接。動畫鏈接是將動畫與數(shù)據(jù)庫變量建立聯(lián)系,當數(shù)據(jù)庫變量發(fā)生變化時動畫就可以體現(xiàn)出來。(6)報警系統(tǒng)。當數(shù)據(jù)對象值或狀態(tài)發(fā)生變化時,實時數(shù)據(jù)庫判斷相應數(shù)據(jù)與否發(fā)生報警,并把所產(chǎn)生報警信息告知給系統(tǒng)其他某些。(7)運營與調(diào)試。完畢以上環(huán)節(jié)后來,先進行組態(tài)檢查通過后就可以進入運營環(huán)境調(diào)試。1.4本文重要工作本文針對EFPT過程控制裝置中熱工模仿對象設計一種由多智能儀表和PC機構(gòu)成流量比值控制系統(tǒng)。采用AI-808智能調(diào)節(jié)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和回路控制，PC機重要完畢顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配備組態(tài)等功能；PC機通過RS232/485轉(zhuǎn)換裝置、儀表RS485串行通信接口與儀表進行通訊。軟件開發(fā)工具采用MCGS組態(tài)軟件，實現(xiàn)顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配備等功能組態(tài)。2比值控制系統(tǒng)2.1工作原理比值控制分開環(huán)比值控制、單閉環(huán)比值控制和雙閉環(huán)比值控制三種類型。開環(huán)比值控制控制方案最簡樸。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開環(huán)比值控制方案缺陷而設計，這種方案缺陷是主流量沒有構(gòu)成閉環(huán)控制。本系統(tǒng)采樣單閉環(huán)比值控制方案。2.1.1比值控制系統(tǒng)概述比值控制系統(tǒng)是一種物料量隨另一種物料量而變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，依照實際生產(chǎn)過程不同規(guī)定，慣用比值控制系統(tǒng)有定比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。其特點是以保持主流量F1和副流量F2比值一定為目。比值計算塊參數(shù)經(jīng)計算設立好后不再變動，工藝規(guī)定實際流量比值k也就固定不變；當主流量F1發(fā)生變化時，比值控制回路迅速隨動跟蹤，使副流量F2=k*F1關系變化，嚴格保持F2與F1比例關系。副回路任務是克服干擾，保證主控制器輸出設定比值系數(shù)，而主回路任務是保證表征產(chǎn)品質(zhì)量指標主被控變量恒定，在變比值控制系統(tǒng)中主被控變量必要是持續(xù)可測。2.1.2比值控制系統(tǒng)特點比值控制系統(tǒng)特性是使兩個或兩個以上物料保持一定比例關系。 在要保持一定比例關系物料中，起主導作用物料稱為主物料，也稱為積極量，由于在過程控制中經(jīng)常保持比例參量是流量，慣用Q1表達；另一種物料跟隨主物料變化而成比例地變化，這種物料稱為從物料，也稱從動量，慣用Q2表達。兩物料比值系數(shù)可設定為K，則有：2.1.3比值控制系統(tǒng)類型 比值控制系統(tǒng)生成過程中工藝容許負荷、干擾、產(chǎn)品質(zhì)量等規(guī)定不同，實際比值控制方案也不同。比值控制系統(tǒng)分為開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、變比值控制系統(tǒng)等。（1）單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制表達一種燃燒過程單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，主流量是燃料，副流量是空氣。FMT測量出主流量并變換為原則信號，乘以比值系數(shù)K后，作為副流量控制系統(tǒng)中被控變量Fs給定值。如此，可以保持主流量與副流量之間比例關系。從系統(tǒng)構(gòu)造外觀上看，似乎單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級控制系統(tǒng)很相似。但它們方塊圖是不同，功能也是不同。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖如圖2-1所示。

圖2-1單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖從圖2-1中可以看到，沒有主對象和主調(diào)節(jié)器，這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在構(gòu)造上與串級不同地方，串級中副變量是調(diào)節(jié)變量到被控變量之間總對象一種中間變量，而比值中，副流量不會影響主流量，這是兩者之間本質(zhì)上區(qū)別。（2）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在主流量也需要控制狀況下，增長一種主流量閉環(huán)控制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)就成為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，見圖2-2圖2-3雙閉環(huán)比值系統(tǒng)方塊圖圖2-2雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方框圖雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)重要應用于總流量需要經(jīng)常調(diào)節(jié)（即工藝負荷提降）場合。如果沒有這個規(guī)定，兩個單獨閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個流量保持比例關系，僅僅在動態(tài)過程中，比例關系不能保證。2.1.4比值系數(shù)計算流量比值與設立于儀表比值系數(shù)是兩個不同概念，它們都為無量綱系數(shù)，但兩者數(shù)值是不等。流量比值k是流量比值，它們可以同為質(zhì)量流量、體積流量或折算為原則狀況下流量。比值系數(shù)K是設立于比值函數(shù)模塊或比值控制器中參數(shù)。2.2比值控制系統(tǒng)設計2.2.1系統(tǒng)構(gòu)造比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)中間過程變量計算及其控制是由計算機功能模塊搭建來實現(xiàn)，擬定好控制方案后，在計算機里進行組態(tài)控制，選取某些控制需要功能模塊，如PID算法塊、Ratio比值計算塊、AO輸出塊，這些模塊功能將代替常規(guī)儀表中調(diào)節(jié)器、比值控制器等。最后建立組態(tài)好操作員控制界面工流程圖（建立工藝流程及數(shù)據(jù)鏈接，顯示便于生產(chǎn)操作）、報警組態(tài)及顯示、歷史趨勢線等工作。過程控制系統(tǒng)由四大某些構(gòu)成，分別為控制器、調(diào)節(jié)器、被控對象、測量變送。2.2.2控制系統(tǒng)針對過程控制實驗裝置中熱工模仿對象，設計一種鍋爐進水流量跟隨出水流量比值控制系統(tǒng)。規(guī)定：（1）使進水流量跟隨出水流量變化。（2）分別對進水流量和出水流量分別進行定值控制。（3）采用雙閉環(huán)比值控制構(gòu)造，比例系數(shù)為1，控制穩(wěn)態(tài)誤差不不不大于±1%。（4）系統(tǒng)具備流程圖監(jiān)視畫面、參數(shù)設立和報警功能。（5）系統(tǒng)具備實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線顯示功能。2.3系統(tǒng)方案設計主從流量選取 依照系統(tǒng)控制規(guī)定，選取出水流量為積極量，進水流量為從動量，構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)控制，系統(tǒng)控制方框圖如下圖2-3所示。圖2-3比值控制系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)采用比值控制系統(tǒng)，而雙閉環(huán)環(huán)控制系統(tǒng)則是比單閉環(huán)控制增長了主流量控制回路。當雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)處在運營中，要是積極到干擾發(fā)生波動則積極量回路對其進行定值控制，使積極量始終穩(wěn)定在給定值附近，同步從動量控制回路也會隨積極量波動進行調(diào)節(jié)；當從動量受到擾動發(fā)生波動時，從動量控制回路對其進行定值控制，使從動量始終穩(wěn)定在定值附近，而積極控制回路不受從動量波動影響。3控制系統(tǒng)總體方案及硬件實現(xiàn)3.1控制對象及工藝流程本系統(tǒng)使用實驗室已有“過程控制實驗裝置”完畢設計，它是基于工業(yè)過程物理模仿對象，它集自動化儀表技術，計算機技術，通訊技術，自動控制技術為一體多功能實驗裝置。該系統(tǒng)涉及流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識，單回路控制，串級控制，前饋—反饋控制，比值控制，解耦控制等各種控制形式。3.2硬件實現(xiàn)過程控制系統(tǒng)由四大某些構(gòu)成，分別為控制器、調(diào)節(jié)器、被控對象、測量變送。本次設計為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如下圖3-1所示。圖3-1雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)構(gòu)造框圖3.3總體方案系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，雙閉環(huán)環(huán)控制系統(tǒng)是在單閉環(huán)控制基本上，增長了主流量控制回路。在雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)工作時，若積極到干擾發(fā)生波動則積極量回路對其進行定值控制，使積極量始終穩(wěn)定在給定值附近，同步從動量控制回路也會隨積極量波動進行調(diào)節(jié)；當從動量受到擾動發(fā)生波動時，從動量控制回路對其進行定值控制，使從動量始終穩(wěn)定在定值附近，而積極控制回路不受從動量波動影響。通過從動控制回路調(diào)節(jié)控制使從動量實際值與該輸入值吻合，即從動控制量實際值與積極量變動后數(shù)值相相應，保持積極量和從動量比值不變。和單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)突出長處如下：（1)控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定：對積極量定值控制克服了干擾對積極量影響，因而積極量變化平穩(wěn)，從動量也將平穩(wěn)，進而系統(tǒng)總物料流量穩(wěn)定，更好地滿生產(chǎn)工藝規(guī)定。（2)系統(tǒng)更易于調(diào)節(jié)：當需要變化積極量設定值時，積極量控制回路通過調(diào)節(jié)控制使積極量輸出值變化為新設定值，同步從動量也將隨積極量按給定比化。本系統(tǒng)中積極量為出水流量，從動量為進水流量，通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)進水流量跟隨出水流量變化。單閉環(huán)比值控制能使兩種物料間比值較精準，方案實現(xiàn)起來以便，僅用一種比值器即可。此方案適合于規(guī)定兩流量之比一定，負荷變化不大，而對總流量變化無規(guī)定狀況。本系統(tǒng)采用單閉環(huán)比值控制，其中支路流量為主流量，支路流量為副流量。整個系統(tǒng)使用兩個水泵一種電磁流量計一種渦輪流量計以及電磁調(diào)節(jié)閥，而電磁調(diào)節(jié)具備滯后性，因而本系統(tǒng)是一種具備滯后性能控制系統(tǒng)受控對象：管道；受控變量：支路流量；操作變量：支路流量；擾動變量：閥門開度變化?？刂圃韴D如圖3-2所示。圖3-2比值控制系統(tǒng)原理圖3.4PC機與智能調(diào)節(jié)器連接3.4.1PC機與單臺智能調(diào)節(jié)器連接 當一臺PC機與一臺智能調(diào)節(jié)器進行通信連接，查看所用計算機主機箱后RS-232C串口數(shù)量、位置和幾何特性；查看計算機與智能調(diào)節(jié)器串口連接線及其端口。在計算機與智能調(diào)節(jié)器通電前，將傳感器與智能調(diào)節(jié)器相連。 普通PC機會具備RS-232通信接口，若調(diào)節(jié)器也具備RS-232通信接口，當兩者通信距離比較近并且是一對一通信時，兩者可通過電纜直接連接。注意，在用串口線將智能調(diào)節(jié)器與計算機連接時，調(diào)節(jié)器與計算機禁止通電，否則容易燒毀串口。3.4.2PC機與多臺智能調(diào)節(jié)器連接 由于一種RS-232接口只能連接一臺RS-232儀表，當PC機與多臺具備RS-232接口調(diào)節(jié)器通信時，可使用RS-232/RS485接口轉(zhuǎn)化器，將計算機上RS-232接口轉(zhuǎn)換為RS-485接口，在信號進入調(diào)節(jié)器前再使用RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器將RS-485接口轉(zhuǎn)換為RS-232接口，再與調(diào)節(jié)器相連。 當PC機與多臺具備RS-485接口調(diào)節(jié)器通信時，由于兩端設備接口電氣特性不一，不能直接相連，因而，也采用RS-232接口到RS-485接口轉(zhuǎn)換器將RS-232接口轉(zhuǎn)換為RS-485信號電平，再與調(diào)節(jié)器相連。如果PC機直接提供RS-485接口，與多臺具備RS-485接口調(diào)節(jié)器通信時不用轉(zhuǎn)換器可直接相連。RS-485接口只有兩根線要連接，有+、-端（或成A、B端）區(qū)別，用雙絞線將所有調(diào)節(jié)器接口并在一起即可。3.4.3PC機與智能調(diào)節(jié)器串口通信調(diào)試 PC機與智能調(diào)節(jié)器系統(tǒng)連接并設立參數(shù)后，可進行串口通信調(diào)試。運營“串口調(diào)試助手”程序，一方面設立串標語、波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)（與儀表參數(shù)設立一致），選取十六進制顯示和十六進制發(fā)送方式，打開串口。在發(fā)送指令文本框先輸入讀指令：8181520C，單擊“手動發(fā)送”按鈕，1號表返回數(shù)據(jù)串；再輸入讀指令8282520C，單擊“手動發(fā)送”按鈕，2號表返回數(shù)據(jù)串；再輸入讀指令：8383520C，單擊“手動發(fā)送”按鈕，3號表返回數(shù)據(jù)串。3.5控制對象及工藝流程本系統(tǒng)使用實驗室已有“過程控制實驗裝置”完畢設計，它是基于工業(yè)過程物理模仿對象，它集自動化儀表技術，計算機技術，通訊技術，自動控制技術為一體多功能實驗裝置。該系統(tǒng)涉及流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識，單回路控制，串級控制，前饋—反饋控制，比值控制，解耦控制等各種控制形式。3.6智能儀表參數(shù)設計 依照控制規(guī)定，設計主調(diào)節(jié)器和從調(diào)節(jié)器參數(shù)如表3-1和3-2所示。表3-1主調(diào)節(jié)器參數(shù)設定參數(shù)符號賦值參數(shù)符號賦值上限報警（HIAL）100下限報警（LOAL）0正偏差報警（dHAL）105負偏差報警（dLAL）105控制方式（Ctrl）1比例帶（P）240積分時間（I）10微分時間（D）0輸入規(guī)矩（Sn）33輸入下限顯示值（dIL）0輸入上限顯示值（dIH）100輸出方式（oP1）4輸出下限（oPL）0輸出上限（oPH）100系統(tǒng)功能（CF）2運營狀態(tài)（RUN）1 （選取根據(jù)闡明）表3-2從調(diào)節(jié)器參數(shù)設定參數(shù)符號賦值參數(shù)符號賦值上限報警（HIAL）100下限報警（LOAL）0正偏差報警（dHAL）105負偏差報警（dLAL）105控制方式（Ctrl）1比例帶（P）240積分時間（I）10微分時間（D）0輸入規(guī)矩（Sn）32輸入下限顯示值（dIL）0輸入上限顯示值（dIH）100輸出方式（oP1）4輸出下限（oPL）0輸出上限（oPH）100系統(tǒng)功能（CF）8運營狀態(tài)（RUN）1（1）上限報警：測量值不不大于HIAL+dF值時儀表將產(chǎn)生上限報警。測量值不大于HIAL-dF值時，儀表將解除上限報警。設立HIAL到其最大值（9999）可避免產(chǎn)生報警作用。（2）下限報警：當測量值不大于LoAL-dF時產(chǎn)生下限報警，當測量值不不大于LoAL+dF時下限報警解除。設立LoAL到其最小值（-1999）可避免產(chǎn)生報警作用。（3）正偏差報警：采用AI人工智能調(diào)節(jié)時，當偏差（測量值PV減給定值SV）不不大于dHAL+dF時產(chǎn)生正偏差報警。當偏差不大于dHAL-dF時正偏差報警解除。設立dHAL=9999（溫度時為999.9℃）時，正偏差報警功能被取消。（4）負偏差報警：采用AI人工智能調(diào)節(jié)時，當負偏差（給定值SV減測量值PV）不不大于dLAL+dF時產(chǎn)生負偏差報警，當負偏差不大于dLAL-dF時負偏差報警解除。（5）控制方式：CtrL=1，采用AI人工智能調(diào)節(jié)/PID調(diào)節(jié)，該設立下，容許從面板啟動執(zhí)行自整定功能。（6）比例帶：P與每秒內(nèi)儀表輸出變化100％時測量值相應變化大小成反比，當CtrL=1或3時，其數(shù)值定義如下：P＝1000÷每秒測量值升高值（測量值單位是0.1℃或1個定義單位）如儀表以100％功率加熱并假定沒有散熱時，電爐每秒升1℃，則：P＝1000÷10＝100P值類似PID調(diào)節(jié)器比例帶，但變化相反。P值越大，比例、微分作用成正比增強，而P值越小，比例、微分作用相應削弱。P參數(shù)與積分作用無關。（7）、輸入規(guī)矩：Sn（33）1－5V電壓輸入（8）輸入下限顯示值：用于定義線性輸入信號下限刻度值，對外給定、變送輸出、光柱顯示均有效。dIL＝0.000(擬定輸入下限1V時壓力顯示值)（9）輸入上限顯示：用于定義線性輸入信號上限刻度值，與dIL配合使用。（10）輸出方式：oP1=4，4－20mA線性電流輸出，主輸出模塊上安裝線性電流輸出模塊。（11）輸出下限：普通作為限制調(diào)節(jié)輸出最小值。當設立了分段功率限制功能時（參見CF參數(shù)設立），作為測量值低于下限報警時輸出上限。如果選購了雙向調(diào)節(jié)輸出軟件，當設立OPL<0時，則儀表成為雙向輸出系統(tǒng)，表達冷輸出最大限制。（12）輸出上限：限制調(diào)節(jié)輸出最大值。（13）系統(tǒng)功能選?。篊F參數(shù)用于選取某些系統(tǒng)功能：CF=A×1+B×2+C×4+D×8+E×16+F×32+G×64A=0，為反作用調(diào)節(jié)方式，輸入增大時，輸出趨向減小，如加熱控制。A=1，為正作用調(diào)節(jié)方式，輸入增大時，輸出趨向增大，如致冷控制。B=0，儀表報警無上電/給定值修改免除報警功能；B=1，儀表有上電/給定值修改免C=0，儀表輔助功能模塊按通訊接口方式工作；C=1，儀表輔助功能模塊按線性電流變送輸出方式工作。D=0，不容許外部給定；D=1，容許外部給定（僅合用AI－808/808P型）。E=0，無分段功率限制功能，E=1，有分段功率限制功能（詳見后文論述）。F=0，儀表光柱批示輸出值，F(xiàn)=1，儀表光柱批示測量值（僅帶光柱儀表）。G=0，儀表工作為AI-808P模式，G=1，儀表工作為AI-708P模式（僅合用于AI-808P）。工藝設備和現(xiàn)場儀表流程圖如下所示。圖3-3工藝設備和現(xiàn)場儀表流程圖4基于MCGS組態(tài)界面設計4.1軟件總體設計由于PC機重要實當前線監(jiān)視、優(yōu)化和信息管理，因而軟件設計重點是AI-808智能調(diào)節(jié)器和PC機通信以及監(jiān)控畫面組態(tài)。在MCGS中，通過顧客設備組態(tài)即可完畢智能調(diào)節(jié)器和PC機通信功能。監(jiān)控畫面在顧客窗口中完畢，運用豐富“動畫組態(tài)”功能可迅速構(gòu)造各種復雜生動動態(tài)畫面。MCGS是一套基于Windows操作系統(tǒng)可用來迅速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件包，它為顧客提供了從設備驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)解決、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題完整方案和操作工具。MCGS組態(tài)軟件具備多任務、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用VC++編程，通過OLE技術向顧客提供VB編程接口，提供豐富設備驅(qū)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件、方略構(gòu)件，顧客可隨時以便地擴展系統(tǒng)功能。（1）豐富設備驅(qū)動程序，通過ActiveDLL把設備驅(qū)動掛接在系統(tǒng)中，配備簡樸、速度快、可靠性高。（2）強大網(wǎng)絡功能。MCGS強大網(wǎng)絡功能可把TCP/IP網(wǎng)、485/422/423網(wǎng)、Modem網(wǎng)結(jié)合在一起構(gòu)成大型監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。（3）開放OLE接口。MCGS以OLE自動化技術為基本開放式擴充接口容許顧客使用VB來迅速編制各種設備驅(qū)動構(gòu)件、動畫構(gòu)件和各種方略構(gòu)件，通過OLE接口，顧客可以以便地定制自己特定系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)涉及組態(tài)環(huán)境和運營環(huán)境兩大某些，顧客所有組態(tài)配備過程都是在組態(tài)環(huán)境中進行，顧客組態(tài)后可生成一種“組態(tài)成果數(shù)據(jù)庫”文獻。MCGS運營環(huán)境是一種獨立運營系統(tǒng)，它能按照“組態(tài)成果數(shù)據(jù)庫”中組態(tài)方式進行各種解決，完畢顧客組態(tài)設計目的和功能。MCGS系統(tǒng)整體框圖4-1如下所示。多任務多任務多線程建動畫構(gòu)建動畫動畫顯示報警組態(tài)設計報表連接設備實時數(shù)據(jù)庫現(xiàn)場控制報警輸出報表打印設備輸出流程控制組態(tài)軟件核心實時數(shù)據(jù)庫構(gòu)建動畫流程控制組態(tài)組態(tài)環(huán)境運營環(huán)境圖4-1MCGS系統(tǒng)整體框圖4.2智能儀表與PC機通信軟件設計由于PC機重要實當前線監(jiān)視、優(yōu)化和信息管理，因而軟件設計重點是AI-808智能調(diào)節(jié)器和PC機通信以及監(jiān)控畫面組態(tài)。在MCGS中，通過顧客設備組態(tài)即可完畢智能調(diào)節(jié)器和PC機通信功能。監(jiān)控畫面在顧客窗口中完畢，運用豐富“動畫組態(tài)”功能可迅速構(gòu)造各種復雜生動動態(tài)畫面。以工控PC機為主控上位機，運用人機接口智能軟件包-MCGS組態(tài)軟件在PC機上建立工控對象，完畢對多臺PLC(下位機)控制，由于上位機只需要完畢對監(jiān)控信息收集和解決而不需要對設備運營進行詳細控制，上下位機解決同步進行，可以以至少人員配備對遠程監(jiān)控管理，提供較為直觀、清晰、精確現(xiàn)場狀態(tài)信息，進而為維修和錯誤診斷提供多方面也許性，減少維修人員路上來回時間，整體提高遠程監(jiān)控系統(tǒng)運營速度。MCGS為了實現(xiàn)監(jiān)控、記錄現(xiàn)場狀況，將每種智能采集模塊作為一種設備構(gòu)件，掛在MCGS設備窗口中，用來采集和解決現(xiàn)場信號和輸出控制信號。如宇光_AI808儀表這個設備構(gòu)件就是用于MCGS操作和通過串行口讀寫AI-808智能調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)。通過顧客設備組態(tài)即可完畢智能調(diào)節(jié)器和PC機通信功能。在設備窗口中，添加串口通信父設備，在串口通信父設備下掛四個宇光AI-808儀表設備構(gòu)件。依照實際應用狀況，在如圖4-2所示設備窗口中，進行串口通信父設備和宇光AI-808儀表設備構(gòu)件組態(tài)參數(shù)填寫。圖4.2設備窗口組態(tài)圖4-2設備窗口（1）串口通信父設備基本屬性組態(tài)最小采集周期為200ms，串口端號為COM1，通訊波特率為9600，數(shù)據(jù)位位數(shù)為8位，停止位位數(shù)為2位，數(shù)據(jù)校驗方式為無校驗，數(shù)據(jù)采集方式為異步采集。（2）AI-808基本屬性組態(tài)最小采集周期為50ms，模塊地址為1，輸入范疇為1～5V，其他項采用缺省值即可。（3）AI808通道連接組態(tài)通道連接即設立AI-808讀寫通道，以便把設備中數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫中指定數(shù)據(jù)對象或把數(shù)據(jù)對象值送入設備指定通道輸出。通過建立設備通道和MCGS實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象連接，從而實現(xiàn)對AI-808中數(shù)據(jù)讀和寫。本文中，PV值、SV值和OP值通道分別相應數(shù)據(jù)庫中PVn、SVn和OPn三個變量。4.3系統(tǒng)監(jiān)控界面設計設計環(huán)節(jié)如下:(1)建立工程項目。(2)進行設備配備。設備配備目是實現(xiàn)上下位機通訊，即實現(xiàn)計算機與智能儀表之間連接。通過設備窗口配備數(shù)據(jù)采集與控制輸出連接與驅(qū)動設備用數(shù)據(jù)變量。(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。在實時數(shù)據(jù)庫窗口建立新數(shù)據(jù)庫文獻。規(guī)定與設備規(guī)定數(shù)據(jù)庫一致。該窗口定義不同類型和名稱變量，作為數(shù)據(jù)采集、解決、輸出控制、動畫連接及設備驅(qū)動對象。(4)制作圖形畫面，在顧客窗口實現(xiàn)。重要用于設立工程中人機交互界面，諸如：生成水位變化動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。用變化大小、變化顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等各種手段，增強畫面動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應狀態(tài)屬性，即可實現(xiàn)動畫效果。每個動畫構(gòu)件都相應一種特定動畫功能。如：實時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。主監(jiān)控界面如下所示。圖4-3進水流量F1跟隨出水流量F2比值調(diào)節(jié)圖4-4進水流量F1定值調(diào)節(jié)（水箱作水源）圖4-5進水流量F1定值調(diào)節(jié)（水泵作水源）圖4-3主監(jiān)控界面(5)定義動畫鏈接。動畫鏈接是將動畫與數(shù)據(jù)庫變量建立聯(lián)系，當數(shù)據(jù)庫變量發(fā)生變化時動畫就可以體現(xiàn)出來。即當水箱中水位發(fā)生變化時,動畫可以適時顯示。(6)報警系統(tǒng)。當數(shù)據(jù)對象值或狀態(tài)發(fā)生變化時，實時數(shù)據(jù)庫判斷相應數(shù)據(jù)與否發(fā)生報警或已產(chǎn)生報警與否已經(jīng)結(jié)束，并把所產(chǎn)生報警信息告知給系統(tǒng)其他某些，同步，實時數(shù)據(jù)庫依照顧客組態(tài)設定，把報警信息存入指定存盤數(shù)據(jù)庫文獻中。(7)運營與調(diào)試。當以上環(huán)節(jié)完畢后來，先進行組態(tài)檢查通過后就可以進入運營環(huán)境調(diào)試。5總結(jié)與展望本文設計基于MCGS流量比值控制系統(tǒng)操作界面美觀、簡潔、明了,能實現(xiàn)功能如:工藝過程動態(tài)監(jiān)視、工藝參數(shù)流量測量值及流量設定值實時棒圖顯示、控制參數(shù)流量設定值、PID性能參數(shù)實時輸入、流量測量值實時與歷史變化曲線、流量超越限值大小實時報警與存盤功能等。本系統(tǒng)已調(diào)試成功,運營良好。經(jīng)實踐證明,該系統(tǒng)是一種可以用于工業(yè)生產(chǎn)實用化系統(tǒng),具備較強監(jiān)測和調(diào)節(jié)能力。

參考文獻[1]