【正文】 明我國的變頻器應(yīng)用己非常廣泛從簡單的手動控制到基于 RS485 網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制 ，與計(jì)算機(jī)和 PLC 聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè) 監(jiān)控軟件，它融過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場操作以及工廠資源管 理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。 組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu) 由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 特點(diǎn) 它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期 短等優(yōu)點(diǎn)。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 建立工程的一般步驟 通常情況下，建立一個應(yīng)用工程大致可分為以下幾個步驟： 第一步：創(chuàng)建新工程 為工程創(chuàng)建一個目錄用來存放與工程相關(guān)的文件。 第五步：進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)的配置 對運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、 網(wǎng)絡(luò)、用戶等進(jìn)行設(shè)置，是系統(tǒng)完成用于現(xiàn)場前的必備工作。對用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力 ,可以實(shí)時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線 ,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時趨勢曲線 ,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 16 第 5 章 水位 控制 系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)硬件 1．牛頓模塊 牛頓模塊具有組態(tài)簡單、采集的信號穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、編程容易等眾多優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛地應(yīng)用于需要數(shù)據(jù)采集的場合。對于一般單位，軟件可以通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)，而對于特殊的需要則必須進(jìn)行專項(xiàng)的軟件開發(fā)。 i7017 8 通道模擬量輸入模塊 ： i7017 共有 8 路差分輸入，模塊為 16 位分辨率，高達(dá) 的通訊速率，主要用于工業(yè)現(xiàn)場或其它分布式數(shù)據(jù)采集。模塊萬一出現(xiàn) 程序飛跑時，可瞬間重新開機(jī)。 主要參數(shù) 如表 51 所示： 表 51 i7017主要參數(shù)表 通 道 8路差動 、 6路差動 +2 路單端 ( 跳線選擇 ) 分 辨 率 16位 輸入類型 mV, V , mA (接 125Ω 外電阻 ) 輸入范圍 177。 5V, 177。20μV/℃ 滿程量漂移 177。通用型好，內(nèi)置泓格專利自適應(yīng)芯片，方便組網(wǎng)連接。 主要參數(shù)如表 52 所示： 18 表 52 i7024主要參數(shù)表 通 道 4 光電隔離 3750 Vrms LED指示 燈 電源和通訊 輸出類型 mA, V 輸出范圍 0~20mA,4~20mA, 0~5V,+/5V,0~10V,+/10V 分 辨 率 14位 精度 : 177。 ℃ 溫度系數(shù) 177。 圖 51 CBM2100/CBM2700 投入式靜壓液位計(jì) 適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量 .精巧的結(jié)構(gòu) ,簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式 ， 提供了 .4~20mA、 0~5v、 0~10mA 等標(biāo)準(zhǔn)信號輸出 。 固態(tài)結(jié)構(gòu) ， 無可動部件 ， 高可靠性 ， 使用壽命長 。 21 第 6 章 水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組態(tài)王簡介 組態(tài)王 (KingView)是目前國內(nèi)比較流行的一種國產(chǎn)工業(yè)自動化通用組態(tài)軟件，適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機(jī)，價格低廉。其擴(kuò)展性強(qiáng)，可與管理計(jì)算機(jī)或控制計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信。工程瀏覽器是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開 發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，可完成對畫面的設(shè)計(jì)、動畫的連接等工作。使現(xiàn)場的信息 實(shí)時地傳送到控制室。組態(tài)王擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛 [9]。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，信號都為連續(xù)變化的模擬量，我們設(shè)定 sp(t)為給定值， pv(t)為反饋量，誤差為 e(t)=sp(t)pv(t),PID的輸出量 =比例項(xiàng) +積分項(xiàng) +微分項(xiàng) +輸出的初始值，即： M(t)=Kc(e+ ?1011 edtT +TDdtde )+Minitial (61) 式中 M(t)為輸出量； Minitial為回路輸出的初始值； Kc 為 PID 回路的增益； TI和 TD分別為積分時間和微分時間。 令給定值不變 SPn=SPn1，為了下一次的計(jì)算，就必須保存本次的過程變量 PVn 23 作為下一次的 PVn1，在某些控制系統(tǒng)內(nèi)，可能只需要 P、 I、 D 中的一種或者兩種類型。而使用 PID 控制就可以達(dá)到比較滿意的效果。 使用方便 有很多 PLC 廠家提供具有 PID 控制能力的產(chǎn)品，如 PID閉環(huán)控制模塊、 PID控制指令和 PID 控制系統(tǒng)功能模塊等，使用起來都很方便，只需要設(shè)置一些參數(shù)就可以了。 編寫命令語言，通過腳本程序的編寫以完成較復(fù)雜的操作上位控制。如圖 61至 圖 63所示： 圖 61 新建工程向?qū)?一 圖 62 新建工程向?qū)Ф? 25 圖 63 新建工程向?qū)? 定義硬件設(shè)備 在工程瀏覽器中點(diǎn)擊 “ 設(shè)備 ” “ 新建 ”，根據(jù)向?qū)Фx設(shè)備，如圖 6圖65所示： 圖 64 定義硬件設(shè)備 i7017 26 圖 65 定義硬件設(shè)備 i7024 點(diǎn)擊 COM1，進(jìn)行串口設(shè)置 ， 如圖 66所示： 圖 66 通訊串口設(shè)置 定義組態(tài)王數(shù)據(jù)變量 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王軟件”最核心的部分。變量可以分為基 27 本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內(nèi)存變量和 I/O變量兩種 ： “ I/O變量”指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換的變量?；绢愋偷淖兞恳部梢园凑諗?shù)據(jù)類型分為離散型、實(shí)型、整型和字符串型。\\本站點(diǎn) \水泵開關(guān) ==1) \\本站點(diǎn) \進(jìn)水流體控制 =\\本站點(diǎn) \進(jìn)水流體控制 +6。 ③、水箱、管道壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定水位、變頻器頻率動畫連接如圖 619至 圖623所示： 圖 619 水箱動畫連接 圖 620 管道壓力動畫連接 35 圖 621 設(shè)定壓力動畫連接 圖 622 設(shè)定水位動畫連接 36 圖 623 變頻器頻率動畫連接 設(shè)定壓力按紐 的 動畫連接如圖 624所示： 圖 624 設(shè)定壓力增加 對應(yīng)的命令語言為： \\本站點(diǎn) \管道設(shè)定壓力 =\\本站點(diǎn) \管道設(shè)定壓力 +1。另外，專用供水變頻器其內(nèi)置供水專用 PID調(diào)節(jié)器，外部只需加一只壓力傳感器，即可方便地組 成閉環(huán)供水系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單及可靠。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，深深地激勵著我。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題 到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助 。 除了敬佩 周 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并 將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計(jì)是難以想象的。 ④、“ 退出系統(tǒng)”按紐的動畫連接如圖 625所示： 37 圖 625 “退出系統(tǒng)”按紐動畫連接 實(shí)時數(shù)據(jù)報(bào)表的動畫連接如圖 626所示： 圖 626 實(shí)時數(shù)據(jù)報(bào)表動畫連接 歷史數(shù)據(jù)曲線動畫連接如圖 627所示： 38 圖 627 歷史數(shù)據(jù)曲線動畫連接 整個工程配置完成后，進(jìn)行保存，打開“工程瀏覽器”中的 VIEW菜單可打開主畫面運(yùn)行。 if(\\本站點(diǎn) \出水閥門 ==1) \\本站點(diǎn) \出水流體控制 =\\本站點(diǎn) \出水流體控制 +6。 29 根據(jù)上述方法建立圖 69至 圖 612，如下所示： 圖 69 主畫面 圖 610 實(shí)時數(shù)據(jù)報(bào)表 30 圖 611 歷史數(shù)據(jù)曲線 圖 612 報(bào)警窗口 注：在使用報(bào)警里， 需要設(shè)置報(bào)警的變量 必須在定義變量時定義，如圖 613所示： 31 圖 613 報(bào)警變量的定義 圖形的動畫連接 主畫面的動畫連接 ①、主畫面中進(jìn)水閥、出水閥、水泵的動畫連接，如圖 614至 圖 616所示： 圖 614 進(jìn)水閥動畫 連 接 32 圖 615 出水閥動畫連接 圖 616 水泵動畫連接 ②、進(jìn)水、出水控制流體動畫連接 如 圖 617至 圖 618所示： 33 圖 617 進(jìn)水流體 控制 動畫連接 圖 618 出水流體控制動畫連接 進(jìn)水、出水控制流體的命令語言為： if(\\本站點(diǎn) \進(jìn)水閥門 ==1amp。每當(dāng)外部設(shè)備或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時，組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會自動改變。 數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。 保存工程并運(yùn)行 。 定義硬件設(shè)備并添加工程變量，添加工程中需要的硬件設(shè)備和工程中使用的變量，包括內(nèi)存變量和 I/O變量。 有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性 根據(jù)控制對象的具體情況可以采用 PID 控制器的多種變種和改進(jìn)的控制方式，但一般比例控制室必不可少的。它忽略了實(shí)際系統(tǒng)中的非線性和時變性，與實(shí)際系統(tǒng)有較大的差距。 PID 控制器的數(shù)字化 設(shè) TS 采樣周期， t=0 為系統(tǒng)開始運(yùn)行的時間，用矩形積分來近似精確積分，用差分近似精確微分，將式 51離散化， 第 n次采樣時控制器的輸出為 : Mn=Kcen+(KI+??nj je1+Minitial)+KD(enen1) (62) 式中 en為第 n 次采樣時的誤差值； en1為第 n1 次采樣的誤差值； KC、 KI和KD分別為 PID 回路的增益、積分項(xiàng)的系數(shù)和微分項(xiàng)的系數(shù)。PD控制器構(gòu)成的超前校正，可以提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，獲得足夠的快速性，但是穩(wěn)態(tài)精度會受到影響； PI 控制器構(gòu)成的滯后校正，可提高穩(wěn)態(tài)精度，卻又犧牲了快速性； PID 控制器實(shí)現(xiàn)的滯后 、超前校正兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，只不過具體的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試要復(fù)雜一些 [16]。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)。在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。該軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面運(yùn)行系統(tǒng)三部分組成。驅(qū)動程序較為豐富，如支持 DDE、板卡、 OPC服務(wù)器、 PLC、智能儀表、智能模塊等 。 主要技術(shù)參數(shù) ： 測量范圍 ： 米 工藝 ： 擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選 分體式一體 式可選 量程 ： 米 輸出 ： 420mA (2 線制 ) 供電 ： 推薦 24VDC 性能和優(yōu)點(diǎn) ： 其機(jī)械結(jié)構(gòu)對過載及腐蝕性介質(zhì)具有高抵抗性 ； 高精度、長期穩(wěn)定的陶瓷電容和進(jìn)口擴(kuò)散硅測量單元 ； 密封的電子模塊及雙濾波壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可抵抗氣候現(xiàn)場變化的影響 ； 電子模塊可輸出 420mA 信號并同時帶有過壓保護(hù)的模塊 ； 選擇集成的溫度傳感器 Pt100 可同時進(jìn)行物位及溫度的測量 。 同時 ， 通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔 ， 再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連 ， 以抵消傳感器背面的 Po， 使傳感器測得壓力為 :ρ .， 顯然 ， 通過測取壓力 P， 可以得到液位深度 。