【正文】 其原因是由于存在。 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。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。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（ 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。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。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。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí) ,最適合用 PID 控制技術(shù)。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史 ,它以其結(jié)構(gòu)簡單 、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。 繪制實(shí)時(shí)報(bào)表 界面如 圖 44。即可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以制作歷史報(bào)表。 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，對報(bào)表進(jìn)行組態(tài)。是生產(chǎn)過程必不可少的一個(gè)部分。 繪制數(shù)據(jù)庫連接界面如圖 43。通過表格模板在數(shù)據(jù)庫表中建立表格；通過記錄體建立數(shù)據(jù) 庫表格列和組態(tài)王之間的聯(lián)系，允許組態(tài)王通過記錄體直接操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 SQL 訪問管理器用來建立數(shù)據(jù)庫列和組態(tài)王變量之間的聯(lián)系。 如圖 42 24 圖 42 報(bào)警事件界面 建立數(shù)據(jù)庫連接 組態(tài)王 SQL 訪問功能實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和其他外部數(shù)據(jù)庫（支持 ODBC 訪問接口）之間的數(shù)據(jù)傳輸。通過這 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。 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)有力的支持和簡單的控制運(yùn)行報(bào)警和時(shí)間記錄方法。 14 數(shù)據(jù)庫連接 彈起時(shí) ShowPicture(數(shù)據(jù)連接庫 )。 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 )。 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)。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(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。 ： (1)圖形界面的設(shè)計(jì) 22 (2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 (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) ,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。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)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。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)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層， 不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。 組態(tài)王開發(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)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。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)。 組態(tài)王是一個(gè) 具有易用性、開放性和集成能力的通用組態(tài)軟件。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。國外許多控制軟件公司和 DCS 廠商都在競相開發(fā)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的工程軟件包。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)測控制、推理控制及軟測量技術(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發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)。 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)過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍關(guān)注。限于國內(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，在較長時(shí)間內(nèi)，以瀏覽 器方式通過 Inter 對工業(yè)現(xiàn)場的監(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)該通過更穩(wěn)定的技術(shù)，如專用的遠(yuǎn)程客戶端、由專業(yè)開發(fā)商提供的 ActiveX 控件或 Java 技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 Inter 將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著生產(chǎn)決策活動(dòng)對信息需求的增加，可以預(yù)見，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)。在生產(chǎn)制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行流程分析和過程控制，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化。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)引入對象在腳本語言中的訪問。而面向?qū)ο蟮哪_本語言提供了對象訪問機(jī)制，對系統(tǒng)中的對象可以通過其屬性和方法進(jìn)行訪問，比較容易學(xué)習(xí)、掌握和擴(kuò)展，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。微軟 的 VBA 是一種相對完備的開發(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)中的對象以組件方式實(shí)現(xiàn)，使用 VBA 的程序?qū)@些對象進(jìn)行訪問。類 C/Basic語言要求用戶使用類似高級語言的語句書寫腳本，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。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語言的支持。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。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)。由于 COM 技術(shù)是在二進(jìn)制代碼級實(shí)現(xiàn)的，所以服務(wù)器 和客戶可以由不同的廠商提供。由 OPC 基金組織提出的 OPC 規(guī)范基于微軟的 OLE/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。 大多數(shù)組 態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進(jìn)行配置。但是，從技術(shù)上說，各種組態(tài)軟件提供實(shí)現(xiàn)這些功能的方法卻各不相同。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，HMI 或 MMI 是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機(jī)圖形界面問題。 組態(tài)的概念最早來自英文 Configuration，含義是使用軟件工具對計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到讓計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動(dòng)執(zhí)行特殊任務(wù)、滿足用戶要求的目的。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在： PC 技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)成熟；由 PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的成本； PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于 PC 的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。 19 4 過熱蒸汽溫度 度控 制 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件 概述 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（ Distributed Control System,簡稱 DCS）的出現(xiàn)，才被廣大的過程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟悉的。電動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作迅速，其信號(hào)便于遠(yuǎn)傳、并便于與計(jì)算機(jī)配合使用。 根據(jù)使用能源不同，執(zhí)行器可分為氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器三類，在過程控制工程中，氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)用最廣，其次是電動(dòng)執(zhí)行器。 執(zhí)行器 是過程控制工程中的一個(gè)重要組成環(huán)節(jié)。 /； 負(fù)載電阻： 0600Ω ； 電源： 24V DC； 環(huán) 境溫度： 25℃ ～ +85℃ ； 貯存溫度： 25℃ ～ +125℃ ； 18 測量介質(zhì)溫度： 200℃ ～ +1600℃ ； 響應(yīng)時(shí)間：≤ 10mS； 可具有防暴特性 。 %； 環(huán)境溫度影響：177。 ： 先進(jìn)的非線性矯正電路 ； 漂移自矯正電路 ； 獨(dú)有的抗干擾電路 ； 高精度冷端 補(bǔ)償電路 ； 耐腐蝕、抗震性、可靠性好 。 SBWR/Z 溫度變送器模塊可以安裝于熱電阻的接線盒內(nèi)與之形成一體化結(jié)構(gòu)，也可單獨(dú)安裝在儀表內(nèi)作轉(zhuǎn)換元件。 變送器 概述 及選型 SBWR/Z 系列一體化溫度變送器模塊是一種現(xiàn)場安裝式溫度變 送 單元。該產(chǎn)品為德國進(jìn)口芯片，精度高，固定螺紋安裝，互換型好。選用的是熱電阻 Pt100 傳感器。若選用熱電阻測量時(shí)，則必須注意三線制接法。 當(dāng)選用熱電偶測溫時(shí)，必須注意正確使用補(bǔ)償導(dǎo)線的類型及其與熱電偶的配套連線和極性。 ，為了確保儀表工作的可靠性和提高儀表的使用壽命，諸如工藝現(xiàn)場的氣體性質(zhì)（氧化性、還原性 、腐蝕性等），溫度環(huán)境等，并需采取相應(yīng)的技術(shù)措施。對于一些重要的測溫點(diǎn)，可選用自動(dòng)記錄儀表。 滿足上式關(guān)系的鉑電阻，其溫度系數(shù) α=℃ 。鉑點(diǎn)至不僅在工業(yè)上作為測溫元件，而且還作為復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的基準(zhǔn)。鉑易于提純，在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫時(shí)，其物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測量精度高。熱電阻溫度計(jì)的最大特點(diǎn)是性能穩(wěn)定、測量精度高、測量范圍寬，同時(shí)還不需要冷端溫度補(bǔ)償，一般可在 270— 900℃范圍內(nèi)使用。 16 但是 受到物體的輻射率、距離、煙塵和水汽的因素影響，測溫誤差較大。 非接觸式測溫是通過接受被測介質(zhì)發(fā)出的輻射熱來判斷溫度的。但是由于測溫元件要與被測介質(zhì)接觸進(jìn)行熱交換，才能達(dá)到熱平衡，因此產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象。在測量溫度時(shí)，測量體與被測介質(zhì)接觸，被測介質(zhì)與測量體之間進(jìn)行熱交換，最后達(dá)到熱平衡，此時(shí)測量體的溫度就是被測介質(zhì)的溫度。 測量溫度的方法很多，從測量與被測介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式和非接觸式測溫 兩 類。 與人類生活關(guān)系最為密切，是工業(yè)控制過程中的 四 大物理量（溫度、壓力、流量和物位）之一，也是人類研究最早、檢測方法最多的物理量之一。 本課題選用的 智能儀表為福光百特所生產(chǎn)的， 型號(hào)為 XMA5666FU0FDRS485，所代表的含義是： XMA：智能型人工智能專家自整定 PID 調(diào)節(jié)器； 5：開關(guān)電源； 6： 4～ 20mA 恒流輸出 +上下限報(bào)警或控制； 15 U： 萬能分度號(hào)輸入 ； 0： PID 控制給定值：機(jī)內(nèi)定值 給定； F： 96*96*110mm 方 表 D:供電電源 24VDC； RS485：通訊接口類型為 RS485 隔離通訊接口。 5) 專家子整定算法 獨(dú)特的 PID參數(shù)專家自整定算法，將先進(jìn)的控制理論和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，使得本公司的 PID調(diào)節(jié)器可適應(yīng)各種現(xiàn)場，對一階慣性負(fù)載，二階慣性負(fù)載，三階慣性負(fù)載，一階慣性加純滯后負(fù)載，二階慣性加純滯后負(fù)載，三階慣性加純滯后負(fù)載，這 6 種有代表性的典型負(fù)載的全參數(shù)測量表明， PID 參數(shù)專家自整定的成功率達(dá) 95%以上。 4) 多種控制輸出方式可選（ 96*9 72*72 放表和 48*96 小表多種控制輸出之間可模塊切換） 10mA、 4～ 20mA、 0～ 5V、 1～ 5V控制輸出 ； 時(shí)間比控制繼電器輸出（ 1A/220V DC 阻性負(fù)載） ； 時(shí)間比控制 5～ 30VSSR 控制信號(hào)輸出 ； 時(shí)間比控制雙向可控硅輸出（ 3A， 600V） ； 單相 2路可控硅過零或移相觸發(fā)控制輸出（獨(dú)創(chuàng)電路觸發(fā) 3～ 1000A 可控硅） ； 三相 6 路可 控硅過零（（獨(dú)創(chuàng)電路觸發(fā) 3～ 1000A 可控硅）。 時(shí)間程序給定（ TSP） 每段 程序最長 6000 分鐘 ， 曲線最多可設(shè) 16 段。其它用戶特殊訂制信號(hào)。 2) 技術(shù)要求 采用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)，可保證全量程不超差，長期運(yùn)行五時(shí)漂、零漂 ； 嚴(yán)格按 ISO90021 認(rèn)證的工藝生產(chǎn)，可保證長期無故障運(yùn)行，平均可利用率達(dá)%； 信號(hào)輸入、控制輸出，全部采用軟件調(diào)試 ； 輸入分度號(hào)、輸出參數(shù)、控制算法按鍵可設(shè)定 ； 14 萬能輸入信號(hào) ； 只需做相 應(yīng)的按鍵設(shè)置和硬件跳線 ，即可在一下所有輸入信號(hào)之間任意切換，即設(shè)即用 ； 熱電阻： Pt100、 、 Cu50、 Cu100、 Pt10； 熱電偶： K、 E、 S、 B、 T、 R、 N； 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)： 0～ 10mA、 4～ 20mA、 0～ 5V、 1～ 5V； 霍爾傳感器： mA 輸入信號(hào)， 0～ 5V 以內(nèi)任意信號(hào)按鍵即設(shè)即用。 E．智能儀表選型 本設(shè)計(jì)選用的智能儀表為百特公司的 XMA5000 系列的智能儀表。 3）當(dāng)儀表具有自動(dòng)、手動(dòng)量程范圍的選擇時(shí)，使用自動(dòng)量程固然可以自動(dòng)測量參數(shù)，但往往 以犧牲測量精度為代價(jià) 。 2）儀表標(biāo)稱的測量精度不是一成不