【文章內(nèi)容簡介】 機技術，通訊技術，自動控制技術為一體的多功能實驗裝置，該系統(tǒng)包括流量、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，解耦控制等多種控制形式。被控對象裝置總貌圖如圖2所示。 圖2 被控對象裝置總貌圖圖2被控對象裝置總貌圖（1）被控對象由不誘鋼儲水箱、(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒構(gòu)成)、冷熱水交換盤管和敷朔不銹鋼管道組成。模擬鍋爐：本裝置采用模擬鍋爐進行溫度實驗，此鍋爐采用不銹鋼精制而成，設計巧妙。管道：整個系統(tǒng)管道采用不誘鋼管組成，所有的水閥采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。其中儲水箱底有一個出水閥，當水箱需要更換水時，將球閥步打開直接將水排出。（2）檢測裝置變送器：采用工業(yè)用的擴散硅壓力變送器，含不誘鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補償。溫度傳感器：本裝置采用六個Pt100傳感器，分別用來檢測上水箱出口、鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤管的水溫。經(jīng)過調(diào)節(jié)器的溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成4~20mA DC電流信號。Pt100傳感器精度高，熱補償性較好。（3）執(zhí)行機構(gòu)電動調(diào)節(jié)閥：采用智能型電動調(diào)節(jié)閥，用來進行控制回路流量的調(diào)節(jié)。電動調(diào)節(jié)閥型號為：QSVP16K。具有精度高、技術先進、體積小、重量輕、推動力大、功能強、控制單元與電動執(zhí)行機構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便，實用性強等眾多優(yōu)點，控制信號為4~20mA DC或1 ~5V DC,輸出4~20mA DC的閥位信號，使用和非常校正方便。變頻器：本裝置采用日本三菱((R))變頻器，控制信號輸入為(4~20mA DC)或0~5V DC，0~220V變頻輸出用來驅(qū)動三相磁力驅(qū)動泵。水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動泵，型號為16CQ8P，流量為32升/分，揚程為8米，功率為180W。泵體完全采用不誘鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動泵。一只為下相380V恒壓驅(qū)動，另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動?？梢葡郤CR調(diào)壓裝置：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號為4~20mA標準電流信號。輸出電壓用來控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。電磁閥：在本裝置中作為電動調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥型號為2W16025，工作壓力：最小壓力為0Kg/，最大壓力為7Kg/，工作溫度：5~8176。C。 MACS系統(tǒng)簡介 MACS是和利時公司集多年的開發(fā)、工程經(jīng)驗設計的大型綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了目前世界上先進的現(xiàn)場總線技術(ProfiBusDP總線)，對控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機監(jiān)控，具有可靠性高，適用性強等優(yōu)點，是一個完善、經(jīng)濟、可靠的控制系統(tǒng)。MACS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖3所示: 圖3 MACS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡由上到下分為監(jiān)控網(wǎng)絡、系統(tǒng)網(wǎng)絡和控制網(wǎng)絡三個層次，監(jiān)控網(wǎng)絡實現(xiàn)工程師站、操作員站、高級計算站與系統(tǒng)服務器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)服務器的互連，控制網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與過程I/O單元的通訊。一個大型系統(tǒng)可由多組服務器組成，由此將系統(tǒng)劃分成多個域，每個域可由獨立的服務器、系統(tǒng)網(wǎng)絡SNET和多個現(xiàn)場控制站組成，完成相對獨立的采集和控制功能。域有域名，域內(nèi)數(shù)據(jù)單獨組態(tài)和管理，域間數(shù)據(jù)可以重名。各個域可以共享監(jiān)控網(wǎng)絡和工程師站。而操作員站和高級計算站等可通過域名登錄到不同的域進行操作。數(shù)據(jù)按域獨立組態(tài)，域間數(shù)據(jù)可以由域間引用或域間通信組態(tài)進行定義，并通過監(jiān)控網(wǎng)絡相互引用。MACS系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、控制運算、閉環(huán)控制輸出、設備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印、高級計算、組態(tài)、調(diào)試、打印、下裝、診斷的功能。（1）工程師站(ENS) 由高檔微機組成，具有以下功能：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、設備組態(tài)、圖形組態(tài)、控制語言組態(tài)、報表組態(tài)、事故庫組態(tài)、離線查詢、調(diào)試、下裝。（2）操作員站(OPS) 由高檔微機或工業(yè)微機組成，具有以下功能：流程圖顯示與操作、報警監(jiān)視及確認、日志查詢、趨勢顯示，參數(shù)列表顯示控制調(diào)節(jié)、在線參數(shù)修改、報表打印。（3）現(xiàn)場控制站(FCS) 由專用控制柜和專用控制軟件組成，控制柜中包括電源、主控單元、過程I/O單元、通信單元及控制網(wǎng)絡等組件?？筛鶕?jù)組態(tài)的數(shù)據(jù)庫和算法完成：數(shù)據(jù)采集與處理、控制和聯(lián)鎖運算、控制輸出。（4）系統(tǒng)服務器(SVR) 由高檔微機或服務器構(gòu)成，完成實時數(shù)據(jù)庫管理和存取、歷史數(shù)據(jù)庫管理和存取、文件存取服務、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)裝載等功能的計算機。系統(tǒng)服務器可雙冗余配置。（5）FM148 DCS模擬量輸入模塊 FM148八路模擬量輸入現(xiàn)場總線I/O模塊通過ProfibusDP現(xiàn)場總線都接入MCU主控單元（現(xiàn)場控制站）中，進而把對象上的所有電壓型或電流型傳感器檢測信號傳送到本現(xiàn)場控制站中，進行算法控制。FM148八路模擬量輸入模塊支持電流型（4～20mA）和電壓型（0～5V/1～5V）信號輸入方式，另外還支持更多的電壓電流輸入方式，每通道11位。（6）FM143A DCS熱電阻輸入模塊FM143A八路熱電阻輸入現(xiàn)場總線I/O模塊通過ProfibusDP現(xiàn)場總線都接入MCU主控單元（現(xiàn)場控制站）中，進而把對象上的所有溫度傳感器檢測信號傳送到本現(xiàn)場控制站中，進行算法控制。FM143八路熱電阻輸入模塊支持PT100/Cu50熱電阻信號輸入方式，另外還支持更多的溫度信號輸入方式，每通道11位。（7）FM151 DCS模擬量輸出模塊 FM151八路模擬量輸出現(xiàn)場總線I/O模塊通過ProfibusDP現(xiàn)場總線都接入MCU主控單（現(xiàn)場控制站）中，通過現(xiàn)場控制站輸出來控制對象上的的執(zhí)行器信號。FM151八路模擬量輸出模塊支持電流型（4～20mA）和電壓型（0～5V/1～5V）輸出方式，另外還支持更多的控制信號輸出方式，每通道11位。（8）MCU主控單元（冗余） 采用帶PROFIBUSDP總線通訊接口卡的最新MACS V系列FM801主控單元，該主控放置在專用的、帶有背板總線的機籠上，專用帶有背板總線的直流24V電源模塊也放置在此機籠中。4 系統(tǒng)軟件設計 MACS系統(tǒng)軟件介紹 MACS系統(tǒng)給用戶提供的是一個通用的系統(tǒng)組態(tài)和運行控制平臺，應用系統(tǒng)需要通過工程師站軟件組態(tài)產(chǎn)生，即把通用系統(tǒng)提供的模塊化的功能單元按一定的邏輯組合起來，形成一個完成特定要求的應用系統(tǒng)。系統(tǒng)組態(tài)后將產(chǎn)生應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、控制運算程序、歷史數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控流程圖以及各類生產(chǎn)管理報表。 MACS系統(tǒng)所用軟件為MACS V集成組態(tài)軟件。MACS V組態(tài)軟件具體分為：數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件；設備組態(tài)軟件；服務器算法組態(tài)軟件；控制器算法軟件（CONMaker軟件）；圖形組態(tài)軟件；工程師在線軟件；操作員站軟件；服務器軟件。 MACSV組態(tài)這是個簡單的工程，因此點比較少，所以操作員站OPS只需要一個，兼任工程師站；服務器SVR采用單機結(jié)構(gòu)；1個現(xiàn)場控制站FCS；鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)需要一個輸入測量信號，一個輸出控制信號，因此需要一個模擬量熱電阻輸入模塊FM143A和一個模擬量輸出模塊FM151。現(xiàn)場IO模塊數(shù)量及地址分配如表2所示；以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)：上層管理監(jiān)控網(wǎng)和系統(tǒng)網(wǎng)公用，網(wǎng)段為12129。表2 IO模塊數(shù)量及地址分配IO模塊 數(shù)量 地址 FM143A 1 3 FM151 1 4服務器算法：建立“服務器負荷率”計算方案頁?？刂破鞑呗裕翰捎肅FC語言，實現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽