【導(dǎo)讀】如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，汽濕度增加，引起葉片的磨損。因此，必須控制過(guò)熱器出口蒸汽溫度。熱器管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集處理，在組態(tài)王中實(shí)現(xiàn)動(dòng)。畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線和報(bào)表輸出等功能。同時(shí)利用智能儀表控。制系統(tǒng)，在所設(shè)計(jì)的組態(tài)王監(jiān)控界面中，進(jìn)行相關(guān)儀表調(diào)校和控制器參數(shù)整定。后向用戶提供鍋爐過(guò)熱蒸汽控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)果。

　　

【正文】 DCOM 技術(shù)，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。在支持 OPC 的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的提供者作為服務(wù)器（ Server），數(shù)據(jù)請(qǐng)求者作為客戶（ Client），服務(wù)器和客戶之間通過(guò) DCOM 接口進(jìn)行通信，而無(wú)需知道對(duì)方內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。由于 COM 技術(shù)是在二進(jìn)制代碼級(jí)實(shí)現(xiàn)的，所以服務(wù)器 和客戶可以由不同的廠商提供。在實(shí)際應(yīng)用中，作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集程序往往由硬件設(shè)備制造商隨硬件提供，可以發(fā)揮硬件的全部效能，而作為客戶的組態(tài)軟件可以通過(guò) OPC 與各廠家的驅(qū)動(dòng)程序無(wú)縫連接，故從根本上解決了以前采用專用格式驅(qū)動(dòng)程序總是滯后于硬件更新的問(wèn)題。同時(shí)，組態(tài)軟件同樣可以作為服務(wù)器為其他的應(yīng)用系統(tǒng)（如 MIS 等）提供數(shù)據(jù)。 OPC 現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括 Interllution、 Simens、 20 GE、 ABB 等國(guó)外知名廠商的支持。隨著支持 OPC 的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備的普及，使用 OPC 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集必將成為組態(tài)中更合理的選擇。 腳本語(yǔ)言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語(yǔ)言的支持。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類 C/Basic 語(yǔ)言；二是采用微軟的 VBA 的編程語(yǔ)言；三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言。類 C/Basic語(yǔ)言要求用戶使用類似高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句書寫腳本，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調(diào)用組合完成各種系統(tǒng)功能。應(yīng)該指明的是，多數(shù)采用這種方式的國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件，對(duì)腳本的支持并不完善，許多組態(tài)軟件只提供 IF…THEN…ELSE 的語(yǔ)句結(jié)構(gòu)，不提供循環(huán)控制語(yǔ)句，為書寫腳本程序帶來(lái)了一定的困難。微軟 的 VBA 是一種相對(duì)完備的開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用 VBA 的組態(tài)軟件通常使用微軟的 VBA 環(huán)境和組件技術(shù)，把組態(tài)系統(tǒng)中的對(duì)象以組件方式實(shí)現(xiàn)，使用 VBA 的程序?qū)@些對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)。由于 VisualBasic是解釋執(zhí)行的，所以 VBA 程序的一些語(yǔ)法錯(cuò)誤可能到執(zhí)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。而面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言提供了對(duì)象訪問(wèn)機(jī)制，對(duì)系統(tǒng)中的對(duì)象可以通過(guò)其屬性和方法進(jìn)行訪問(wèn)，比較容易學(xué)習(xí)、掌握和擴(kuò)展，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。 可擴(kuò)展性為用戶提供了在不改變?cè)邢到y(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來(lái)自于組態(tài)軟件開(kāi)發(fā) 商、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功能最常用的手段是 ActiveX 組件的應(yīng)用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的 ActiveX 組件引入功能及實(shí)現(xiàn)引入對(duì)象在腳本語(yǔ)言中的訪問(wèn)。 隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要現(xiàn)場(chǎng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行流程分析和過(guò)程控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件對(duì)大部分這些方面需求還只能以報(bào)表的形式提供，或者通過(guò) ODBC 將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫(kù)，以供其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用，在絕大 多數(shù)情況下，仍然需要進(jìn)行再開(kāi)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。隨著生產(chǎn)決策活動(dòng)對(duì)信息需求的增加，可以預(yù)見(jiàn)，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)的集成必將更加緊密，并很可能以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。 Inter 的支持程度 現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國(guó)際化、分布式的生產(chǎn)方式。 Inter 將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運(yùn)行方式跨越到支持 Inter，是擺在所有組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商面前的一個(gè)重要課題。限于國(guó)內(nèi)目前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)控制應(yīng)用的程度，筆者認(rèn)為，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，以瀏覽 器方式通過(guò) Inter 對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，將會(huì)在大部分應(yīng)用中停留于監(jiān)視階段，而實(shí)際控制功能的完成應(yīng)該通過(guò)更穩(wěn)定的技術(shù)，如專用的遠(yuǎn)程客戶端、由專業(yè)開(kāi)發(fā)商提供的 ActiveX 控件或 Java 技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 21 隨著以工業(yè) PC 為核心的自動(dòng)控制集成系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員的使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對(duì)組態(tài)軟件的要求已不像過(guò)去那樣主要側(cè)重于畫面，而是要考慮一些實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟件 PLC，先進(jìn)過(guò)程控制策略等。 隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制方案已經(jīng)不能適 應(yīng)，以多變量預(yù)測(cè)控制為代表的先進(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后，先進(jìn)過(guò)程控制受到了過(guò)程工業(yè)界的普遍關(guān)注。先進(jìn)過(guò)程控制（ Advanced Process Control， APC）是指一類在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，基于模型、充分借助計(jì)算機(jī)能力，為工廠獲得最大理論而實(shí)施的運(yùn)行和控制策略。先進(jìn)控制策略主要有：雙重控制及閥位控制、純滯后補(bǔ)償控制、解耦控制、自適應(yīng)控制、差拍控制、狀態(tài)反饋控制、多變量預(yù)測(cè)控制、推理控制及軟測(cè)量技術(shù)、智能控制（專家控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制）等，尤其智能控制已成為開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)許多大企業(yè) 紛紛投資，在裝置自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)施先進(jìn)控制。國(guó)外許多控制軟件公司和 DCS 廠商都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的工程軟件包。據(jù)資料報(bào)道，一個(gè)乙烯裝置投資 163 萬(wàn)美元實(shí)施先進(jìn)控制，完成后預(yù)期可獲得效益 600 萬(wàn)美元 /年。從上可以看出能嵌入先進(jìn)控制和優(yōu)化控制策略的組態(tài)軟件必將受到用戶的極大歡迎。 組態(tài)王 概述 組態(tài)王（ Kingview）由北京亞控自動(dòng)化軟件有限公司開(kāi)發(fā)的，該軟件由中國(guó)科技大學(xué)學(xué)士、清華大學(xué)碩士林偉總設(shè)計(jì)，經(jīng)數(shù)十位工程師歷時(shí) 五 年開(kāi)發(fā)成功，是最優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件，居全國(guó)同類軟件產(chǎn)銷量第一。 組態(tài)王是一個(gè) 具有易用性、開(kāi)放性和集成能力的通用組態(tài)軟件。應(yīng)用組態(tài)王可以使工程師把精力放在控制對(duì)象上，而不是形形色色的通信協(xié)議、復(fù)雜的圖形處理、枯燥的數(shù)字統(tǒng)計(jì) 。只需要進(jìn)行填表操作，即可生成適合于用戶的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 可以在整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實(shí)現(xiàn)“廠際自動(dòng)化”的最終目標(biāo)。 組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo) 準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)， 具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、 管理層三個(gè) 層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層， 不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問(wèn)題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過(guò)對(duì)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(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且能充分利用 Windows 的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè) 備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 ： (1)圖形界面的設(shè)計(jì) 22 (2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) (3)建立動(dòng)畫連接 (4)運(yùn)行和調(diào)試 : (1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) ,只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn) ,從而大大減少購(gòu)置儀器的經(jīng)費(fèi)。 (2)該系統(tǒng)是中文界面 ,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)用戶而言 ,操作簡(jiǎn)單易學(xué)且編程簡(jiǎn)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(shí)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(shí)趨勢(shì)曲線 ,這些 很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 過(guò)熱蒸 過(guò)熱蒸汽溫度 度控制界面設(shè)計(jì) 根據(jù)上一章節(jié)工藝流程和控制方案的確定，設(shè)計(jì)如下的監(jiān)控界面： 繪制界面 ： 圖 41 監(jiān)控界面 定義數(shù)據(jù)變量（表 41） 表 41 定義的數(shù)據(jù)變量 序號(hào) 變量名 參數(shù)號(hào) 數(shù)據(jù)類型 讀寫屬性 意義 1 減溫水調(diào)節(jié)閥 內(nèi)存整型 讀寫 閥門開(kāi)度 2 過(guò)熱蒸汽溫度 內(nèi)存實(shí)型 讀寫 過(guò)熱蒸汽溫度 3 P REAL1 I/O 實(shí) 型 讀寫 比例值 4 I REAL2 I/O 實(shí) 型 讀寫 積分時(shí)間 5 D REAL3 I/O 實(shí) 型 讀寫 微分時(shí)間 6 SP REAL4 I/O 實(shí) 型 讀寫 給定值 7 PV REAL4 I/O 實(shí) 型 只讀 過(guò)程值 23 選擇設(shè)備： 其相關(guān)設(shè)置如下：設(shè)計(jì)邏輯名稱： baite2； 選擇串口號(hào)： COM2； 設(shè)置設(shè)備地址： 2； 通信參數(shù)：默認(rèn)； 完成。 最后設(shè)置串口通訊參數(shù)，將通信方式選為 RS485，其他默認(rèn)。 動(dòng)態(tài)連接 參數(shù)動(dòng)態(tài)連接 設(shè)置如表 42。 表 42 動(dòng)態(tài)參數(shù) 設(shè)置 序號(hào) 名稱 動(dòng)態(tài)性質(zhì) 命令語(yǔ)言 1 電動(dòng)閥門（圖） 連接 \\本站點(diǎn) \減溫水調(diào)節(jié)閥 2 溫度表（圖） 連接 \\本站點(diǎn) \ PV 3 實(shí)時(shí)曲線（ 1） 連接 \\本站點(diǎn) \PV 4 實(shí)時(shí)曲線（ 3） 連接 \\本站點(diǎn) \SP 5 P 設(shè)置 模擬值輸入 \\本站點(diǎn) \P 6 P 設(shè)置值 模擬值輸出 \\本站點(diǎn) \P 7 I 設(shè)置 模擬值輸入 \\本站點(diǎn) \I 8 I 設(shè)置值 模擬值輸出 \\本站點(diǎn) \I 9 D 設(shè)置 模擬值輸入 \\本站點(diǎn) \D 10 D 設(shè)置值 模擬值輸出 \\本站點(diǎn) \D 11 過(guò)熱蒸汽溫度值 模擬值輸出 \\本站點(diǎn) \PV 12 報(bào)警和事件 彈起時(shí) ShowPicture(報(bào)警和事件 )。 13 實(shí)時(shí)報(bào)表 彈起時(shí) ShowPicture(實(shí)時(shí)報(bào)表畫面 )。 14 數(shù)據(jù)庫(kù)連接 彈起時(shí) ShowPicture(數(shù)據(jù)連接庫(kù) )。 15 退出 彈起時(shí) Exit(0)。 報(bào)警和事件窗口設(shè)計(jì) 運(yùn)行報(bào)警時(shí)間記錄是監(jiān)控軟件必不可少的功能，“組態(tài)王”提供了強(qiáng)有力的支持和簡(jiǎn)單的控制運(yùn)行報(bào)警和時(shí)間記錄方法。 組態(tài)王中的報(bào)警和事件主要包括變量報(bào)警事件、操作事件、用戶登陸事件和工作站事件。通過(guò)這 些報(bào)警和事件，用戶可以方便地記錄和查看系統(tǒng)的報(bào)警、操作和各個(gè)工作站的運(yùn)行情況。當(dāng)報(bào)警和事件發(fā)生時(shí)，在報(bào)警窗中會(huì)按照設(shè)置的過(guò)濾條件實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。 如圖 42 24 圖 42 報(bào)警事件界面 建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接 組態(tài)王 SQL 訪問(wèn)功能實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和其他外部數(shù)據(jù)庫(kù)（支持 ODBC 訪問(wèn)接口）之間的數(shù)據(jù)傳輸。包括組態(tài)王的 SQL 訪問(wèn)管理器和 SQL 函數(shù)。 SQL 訪問(wèn)管理器用來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)列和組態(tài)王變量之間的聯(lián)系。包括表格模板和記錄體兩部分功能。通過(guò)表格模板在數(shù)據(jù)庫(kù)表中建立表格；通過(guò)記錄體建立數(shù)據(jù) 庫(kù)表格列和組態(tài)王之間的聯(lián)系，允許組態(tài)王通過(guò)記錄體直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。表格模板和記錄體都是在工程瀏覽器中建立的。 繪制數(shù)據(jù)庫(kù)連接界面如圖 43。 圖 43 數(shù)據(jù)庫(kù)連接界面 25 報(bào)表系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)報(bào)表是反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等， 并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。是生產(chǎn)過(guò)程必不可少的一個(gè)部分。 即能反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對(duì)長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。 組態(tài)王提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，工程人員可以任意設(shè)置報(bào)表格式，對(duì)報(bào)表進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)王為工程人員提供了豐富的報(bào)表函數(shù) ，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。即可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以制作歷史報(bào)表。另外，工程人員還可以制作各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。 繪制實(shí)時(shí)報(bào)表 界面如 圖 44。 圖 44 實(shí)時(shí)報(bào)表界面 26 5 鍋爐過(guò)熱蒸汽控制的動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)果 PID 控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中 ,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制 ,簡(jiǎn)稱PID 控制 ,又稱 PID 調(diào)節(jié)。 PID 控制器問(wèn)世至今已有近 70 年歷史 ,它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、穩(wěn)定性好 、 工作可靠 、 調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng) 被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握 ,或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí) ,控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí) ,系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定 ,這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí) ,最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制 ,實(shí)際中也有 PI 和 PD控制。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn) 態(tài)誤差。 積分（ I）控制 在積分控制中 ,控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng) 。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差 ,在控制器中必須引入 “積分項(xiàng) ”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分 ,隨著時(shí)間的增加 ,積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣 ,即便誤差很小 ,積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大 ,它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小 ,直到等于零。因此 ,比例 +積分 (PI)控制器 ,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。 微分（ D）控制 在微分控制中 ,控制器的輸出與 輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì) 出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于