【正文】 lize the different ratio control, but also enable the main and sub momentum to have strong noiseimmune dynamic ability. It has certain practical application value. Keywords: Ratio control。 根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求及實際需要，提出了流量比值控制的設計方案及硬件實施，著重說明了工控組態(tài)軟件在設計開發(fā)計算機流量比值控制系統(tǒng)的應用。 I 安 慶 師 范 學 院 設計課題 《 基于流量比值智能儀表控制系統(tǒng)設計 》 物理與電氣工程學院 2020 年 6 月 12 日 II 摘 要 本文首先分析了實際工業(yè)生產(chǎn)過程中比值控制的意義和重要性 ,然后提出了流量比值控制系統(tǒng)的設計方案并在引入 MCGS 組態(tài)軟件輔助控制的基礎上加以研制 ,最 后闡述了該系統(tǒng)調(diào)試的原理與步驟。 利用 AI808 智能儀表對鍋爐的液位 進水流量進行比值控制 , 以組態(tài)軟件 MCGS 實現(xiàn)上位機對現(xiàn)場進行實時組態(tài) 、 監(jiān)控 。實際運行結果表明，系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)按不同比值關系進行控制，且使主、從動量均有較強的抗擾動能力，具有一定的實際應用價值。 MCGS configuration software。 I Abstract ......... 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。如在制藥過程中，為了增加藥效，需要對其中成分 藥物加入注入劑，生產(chǎn)工藝要求藥物和注入劑混合后的含量必須符合要求的比例，否則會使藥效降低而達不到要求。 在過程控制實驗裝置上利用 AI調(diào)節(jié)器和 PC機構成計算機控制系統(tǒng)，能配合教學，完成各種較為復雜的控制實驗。 智能儀器的出現(xiàn)， 很大的 擴充了傳統(tǒng)儀器的應用 領域 。 智能儀器的發(fā)展概況 80年代以后，微處理器被用到儀器中，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。 90年代，儀器儀表的智能化突出表現(xiàn)在以下幾個方面：微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計；微型機的發(fā)展，使儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；VXI總線得到廣泛的應用。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多 種多樣智能化測量控制儀表，能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計，能夠進行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字 PID和各種復雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器，以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等。它不但具有傳統(tǒng)儀器的功能，而且能在自動化技術、航天、軍事、醫(yī)療領域起到獨特的作用。多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上如準確度比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。智能儀器的進一步發(fā)展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動，從而在視覺圖形及色彩辨讀、聽覺語音識別及語言領悟、思維推理、學習與聯(lián)想等方面具有一定的能力。 (4) 總結 智能儀器是計算機科學、電子學、人工智能、 VLSI等新興技術與傳統(tǒng)的儀器儀表技術的結合。作為智能儀器核心部件的單片計算機技術是推動智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活的方向發(fā)展的動力。 組態(tài)軟件 MCGS的基本原理及簡介 MCGS（ Monitor and Control Generated System）是一套基于 Windows 平臺的，用于 快速 構造和 生成上 位機 監(jiān)控系 統(tǒng)的 組態(tài)軟 件系統(tǒng) ，可 運行于 Microsoft Windows95/98/NT/2020等操作系統(tǒng)。 本設計在傳統(tǒng)的過程控制需要人工監(jiān)測和人工調(diào)節(jié)的基礎上 ,加入了 MCGS 組態(tài)軟件進行輔助控制 ,具有自動監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)功能 ,它能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等。 (2)進行設備配置。通過設備窗口配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出連接與驅(qū)動設備用的數(shù)據(jù)變量。要求與設備要求的數(shù)據(jù)庫一致。 (4)制作圖形畫面 ,在用戶窗口實現(xiàn)。 (5)定義動畫鏈接。 8 (6)報警系統(tǒng)。 (7)運行與調(diào)試。 2 比值控制系統(tǒng) 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。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開環(huán)比值控 制方案的缺點而設計的，這種方案的缺點是主流量沒有構成閉環(huán)控制。 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的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)實際生產(chǎn)過程的不同要求，常用比值控制系統(tǒng)有定比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)。比值計算塊的參數(shù)經(jīng)計算設置好后不再變動，工藝要求的實際流量比值 k也就固定不變；當主流量 F1 發(fā)生變化時，比值控制回路快速隨動跟蹤，使副流量 F2=k*F1關系變化，嚴格保持 F2與 F1的比例關系。 比值控制系統(tǒng)的特征是使兩個或兩個以上物料保持一定比例關系。兩物料的比值系數(shù)可設定為 K，則有： K=Q1/Q2 比值控制系統(tǒng)生成過程中工藝允許的負荷、干擾、產(chǎn)品質(zhì)量等要求的不同，實際的比值控制方案也不同。 （ 1） 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 單閉環(huán)比值控制表示一個燃燒過程單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，主流量是燃料，副流量是空氣。如此，可以保持主流量與副流量之間的比例關系。但它們的方塊圖是不同的，功能也是不同的。 K 調(diào) 節(jié) 器 對 象調(diào) 節(jié) 閥主 測 量 變 送副 測 量 變 送副 流 量主 流 量MF MKF SF? 圖 21 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖 從圖 21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)在結構上與串級不同的地方，串級中的副變量是調(diào)節(jié)變量到被控變量之間總對象的一個中間變量，而比值中，副流量不會影響主流量，這是兩者之間本質(zhì)上的區(qū)別。如果沒有這個要求，兩個單獨的閉環(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。流量比值 k是流量的比值，它們可以同為質(zhì)量流量、體積流量或折算為標準情況下的流量。 比值控制系統(tǒng)設計 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)的，確定好控制方案后，在計算機里進行組態(tài)控制，選擇一些控制需要的功能模塊，如 PID算法塊、 Ratio比 10 值計算塊、 AO輸出塊，這些模塊的功能將代替常規(guī)儀表中的調(diào)節(jié)器、比值控制器等。 過程控制系統(tǒng)由四大部分組成，分別為控制器、調(diào)節(jié)器被控對象、測控變量。 要求： （ 1）使進水流量跟隨出水流量的變化。 （ 3）采用雙閉環(huán)比值控制結構，比例系數(shù)為 1，控制穩(wěn)態(tài)誤差不大于177。 （ 4）系統(tǒng)具有流程圖監(jiān)視畫面、參數(shù)設置和報警功能。 主從流量的選擇 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，選擇出水流量為主動量，進水流量為從動量，構成雙閉環(huán)系統(tǒng)控制，系統(tǒng)控制方框圖如下圖 23所示。當雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)處于運行中，要是主動到干擾發(fā)生波動則主動量回路對其進行定值控制，使主動量一直穩(wěn)定在給定值附近，同時從動量控制回路也會隨主動量的波動進行調(diào)整；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，而主動控制回路不受從動量波動的影響。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。本次設計為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如下圖 31所示。在雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)工作時，若主動到干擾發(fā)生波動則主動量回路對其 進行定值控制，使主動量始終穩(wěn)定在給定值附近，同時從動量控制回路也會隨主動量的波動進行調(diào)整；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，而主動控制回路不受從動量波動的影響。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)的突出優(yōu)點如下： （ 1) 控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定：對主動量的定值控制克服了干擾對主動量的影響，因此主動量變化平穩(wěn)，從動量也將 平穩(wěn)，進而系