【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 VI 頁(yè) IFIX 的工作機(jī)制 .................................................................................................... 19 IFIX 新建工程與配置 ............................................................................................ 19 工作臺(tái) ................................................................................................................... 20 數(shù)據(jù)庫(kù)管理器 ....................................................................................................... 21 第 4 章 基于 GE PAC RX3i 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............................................................. 22 PID 理論知識(shí) ........................................................................................................ 22 PID 控制器 ................................................................................................. 22 模擬 PID 控制原理 ................................................................................... 22 數(shù)字 PID 控制算法 ................................................................................... 24 系統(tǒng)控制原理 ....................................................................................................... 25 硬件連接 ............................................................................................................... 25 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 27 主程序模塊 ............................................................................................... 28 初始化模塊 ............................................................................................... 29 PID 程序 .................................................................................................. 29 第五章 基于 IFIX 的液位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................... 32 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 32 創(chuàng)建 IFIX 系統(tǒng)工程 .................................................................................. 32 創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面 ........................................................................................... 33 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) ............................................................................................... 34 運(yùn)行與調(diào)試 .......................................................................................................... 36 通訊的調(diào)試 ............................................................................................... 36 數(shù)據(jù)連接的調(diào)試 ....................................................................................... 36 PID 比例、積分、微分參數(shù)值整定 ......................................................... 37 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 43 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 45 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 第 1 章 緒 論 PLC 的發(fā)展及過(guò)程控制簡(jiǎn)介 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積 大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求， 1968 年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是： （ 1） 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序 （ 2） 維修方 便，采用插件式結(jié)構(gòu) （ 3） 可靠性高于繼電器控制裝置 （ 4） 體積小于繼電器控制盤 （ 5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī) （ 6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng) （ 7） 輸入可以是交流 150V以上 （ 8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等 （ 9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小 （ 10）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要） 十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。過(guò)程控制從應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)至今經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的過(guò)程。其中液位控制技術(shù)在國(guó)民生活、生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，如民用水塔供水，精餾塔液位控制，鍋爐氣泡液位控制等。為了保證安全、合理高效生產(chǎn)，急需開(kāi)展先進(jìn)的液位控制方法和策略的研究和開(kāi)發(fā)。在制漿造紙工廠中，常見(jiàn)有兩種方式的液位控制：常壓容器和壓力容器的液位控制，例如 漿池和蒸汽閃蒸罐。根據(jù)用戶需要也可采用控制泵啟?；蚋淖冸姍C(jī)頻率方式來(lái)進(jìn)行液位控制。 控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量變送器都屬于自動(dòng)化儀表，他們都是圍繞被控對(duì)象工作的。只有深入了解被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，了解他的內(nèi)在規(guī)律，了解被控對(duì)象的性能指標(biāo)，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。有了正確的控制方案，控制系統(tǒng)中控制器，測(cè)量變送器、執(zhí)行器等儀表的選擇，必須以被控對(duì)象的特性為依據(jù)。過(guò)程控制的被控對(duì)象設(shè)計(jì)的范圍很廣。有些過(guò)程可能涉及好幾種設(shè)備，而在有些設(shè)備內(nèi)部可能包括幾個(gè)過(guò)程。對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)的理解，一種方法是通過(guò)分析被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。 液位控制系統(tǒng)的組成 本論文對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，所謂簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)變送單元（檢測(cè)元件及變送器）、一個(gè)控制器和 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 一個(gè)執(zhí)行器（控制閥）所組成的單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。對(duì) 于不同對(duì)象的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用圖 11 表示： 圖 11 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖 由這個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)通用的框圖設(shè)計(jì)出水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 12所 示。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務(wù)是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。 液位控制系統(tǒng)的功能 液位控制系統(tǒng)基本功能 設(shè)置液位高度后，通過(guò)控制變送器，自動(dòng)調(diào)節(jié)液位高度到設(shè)置值?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)時(shí)曲線去分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 異常報(bào)警功能 在異常狀況下可以實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警，分別為高高報(bào)警、高報(bào)警、低控制器 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對(duì)象 測(cè)量變送器 —— 設(shè)定值 PID 控制器 變送器 水箱 液位傳感器 —— 設(shè)定值 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 報(bào)警、低低報(bào)警。 研究意義及發(fā)展方向 水箱液位控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)液位控制策略的一個(gè)開(kāi)放式平臺(tái)，具有觀察直觀、測(cè)量容易、組態(tài)靈活，可實(shí)施各種相異的控制方案，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者和技術(shù)人員基于該類裝置做出了重要的研究報(bào)告，以驗(yàn)證重要的理論成果和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。 PAC 系統(tǒng)是繼 PLC、 DCS 之后的新一代控制系統(tǒng)，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的 、實(shí)用的多功能控制器平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。液位控制是常見(jiàn)的工業(yè)過(guò)程控制之一，它廣泛運(yùn)用于水塔、鍋爐、高層建筑水箱、罐、工業(yè)化工槽等受壓容器的液位測(cè)量。利用 iFIX 組態(tài)軟件，將液位控制中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采 集和管理。 為了解決傳統(tǒng)控制的控制準(zhǔn)確度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問(wèn)題。一個(gè)系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全、生產(chǎn)效率的高低、能源的合理利用等一系列重要的問(wèn)題?；?GE PACSystems RX3i 的 水箱液位控制設(shè)計(jì)具有一定意義。再加上控制器技術(shù) 可編程控制器的功能日益完善，其小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。 PID 閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對(duì) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 大部分 控制對(duì)象都有良好的控制效果，組態(tài)軟件 iFix 因其簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，在控制界面的設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。 GE PACSystems RX3i 作為下位機(jī)完成液位的采集和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；上位機(jī)利用組態(tài)軟件 IFIX 設(shè)計(jì)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理；可編程控制器和組態(tài)軟件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；通過(guò) PME 軟件編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)液位控制，實(shí)時(shí)控制水箱液位。 本 報(bào)告 分三部分。 本論文的結(jié)構(gòu)安排 本論文共分五章。主要介紹液位控制系統(tǒng)的定義、組成、功能以及液位控制系統(tǒng)的研究方向和意義，并簡(jiǎn)單講述了本論文的主要內(nèi)容、方法及結(jié)構(gòu)安排。從 PAC 系統(tǒng)的提出到應(yīng)用。當(dāng)然在自動(dòng)控制領(lǐng)域，一個(gè)系統(tǒng)的組成除了硬件系統(tǒng)外還有軟件系統(tǒng)。第 3 章對(duì)組態(tài)軟件 iFix 進(jìn)行了介紹。因?yàn)橹挥辛私饬?IFIX 的工作原理，才能設(shè)計(jì)好合理的監(jiān)控界面。講述了液位控制系 統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件。最后得出結(jié)論。 PAC 的概念定義為：控制引擎的集中， 以及制造業(yè)廠商對(duì)信息的需求，涵蓋 PLC 用戶的多種需求。 PAC 包括開(kāi)放數(shù)據(jù)格式和