【正文】 80 年代問世以來 ,很多公司推出了多種不同設(shè)計、格各異的產(chǎn)品 ,但其核心結(jié)構(gòu)卻基本上是一致的 ,可以將其歸納為圖 31 所示的框圖結(jié)構(gòu) 。 a)智能式儀表的參數(shù)選擇性強(qiáng) ,在參數(shù)設(shè)置時應(yīng)正確地檢查和設(shè)定信號輸出。 b)部分需要觸點(diǎn)輸出的變送器 ,應(yīng)正確地設(shè)定其回差 ,以保證系統(tǒng)控制的平穩(wěn) 13 性。 2）使用環(huán)境溫度和濕度考慮。 1）要追求高精度的測量和控制，儀表的絕對測量誤差是考慮的一個重要因素；應(yīng)根據(jù)儀表的絕度誤差表現(xiàn)選擇最優(yōu)的測量范圍。在測量范圍一定的情況下，過高的耐壓范圍將導(dǎo)致儀表精度的降低；故應(yīng)合理選擇。 要獲得較高精度的測量，建議選擇手動量程范圍。功能特點(diǎn)是： 1) 適用范圍 適用于溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等各種現(xiàn)場和設(shè)備配套 。 遠(yuǎn)傳壓力表： 30～ 350Ω，信號誤差現(xiàn)場按鍵修正。 3) 多種給定方式可選 本機(jī)給定方式（ LSP） 可通過面板上的增減鍵直接修改給定值，也可以加密碼鎖定不讓修改。 外部模擬給定（遠(yuǎn)程給定）（ RSP） 0～ 10mA/4～ 20mA/0～ 5V/1～ 5V通用。外掛三相 SCR 觸發(fā)器。 6) 可帶 RS485/RS232/Modem 隔離通訊接口或串行標(biāo)準(zhǔn)打印接口 7) 單片機(jī)智能化設(shè)計 零點(diǎn) 滿度自動跟蹤，長期運(yùn)行無 漂移，全部參數(shù)按鍵可設(shè)定。 智能儀表接線圖如下： 12 01 91 81 71 61 51 41 31 21 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 18963741 052XMA56U0FDRS485端子圖報警2V 或 m A+報警1+O U TR S 4 8 52 4 V D C+二 線制 變送 器2 4 V D C+ 圖 32 智能儀表接線圖 溫度傳感器 概述 及選型 A．溫度傳感器 概述 溫度是表征物體冷熱的物理量。溫度的測量與控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。 接觸式測溫是通過測量體與被測介質(zhì)的接觸來測量物體溫度的。接觸式測溫的主要特點(diǎn)是：方法簡單、可靠、測量精度高。同時測量體可能與被測元件產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；此外測量體還收到耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很多高溫度的測量。非接觸式測溫的主要特點(diǎn)是：測 溫上限原則上不受限制；測溫速度較快，可以對運(yùn)動提進(jìn)行測量。 當(dāng)測量低于 150℃是溫度是，由于熱 電偶輸出的熱電動勢很小，故常用熱電阻測量溫度。 熱電阻溫度計是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的性質(zhì)來測量溫度的。但是，在高溫時易受到還原性介質(zhì)玷污。 在 0～ 850℃范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為 20 [1 ]tR R At Bt? ? ? 式 中 tR — 溫度為 t時的電阻值； 0R — 溫度為 0℃時的電阻值； A、 B、 C— 常數(shù)，我國規(guī)定鉑電阻的 A=* 310? /℃ ； B=* 710? /℃ ； C=* 1210? /℃ 。 B． 溫度檢測儀表的選擇原則 ，正確選擇儀表的量程和精度，正常那個使用溫度范圍一般為量程的 30%到 90%。對于一般場合只要選用指示式儀表，如果要顯現(xiàn)溫度自動控制，則需要培勇溫度變送器。 ： 合理選用測溫點(diǎn)位置； 防止干擾信號引入； 保證儀表正常工作。同時一定要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。 本課題采用的是接觸式測溫方法。為上海維連電子科技有限公司生產(chǎn)的 T2系列溫度傳感器。型號為 T2Pt100AGS， 所代表的含義是： T2:基本型號； Pt100：分度號； A：精度等級； 17 G:溫度范圍（ 0～ 850℃）； S：三線制接法。采用二線制方式（電源輸入與信號輸出為兩根公用導(dǎo)線），輸出與 被測 溫度成線性 4～ 10mA電流信號。 + 2 4 V D C +智 能 儀 表 + 2 4 V D C +量 程 調(diào) 整零 點(diǎn) 調(diào) 整4 ~ 2 0 m A測 溫 元 件 圖 ： 石油、化工、防止、冶金、機(jī)電、電力 ； 航空、食品加工、醫(yī)學(xué)工程等工業(yè)和科研領(lǐng)域 ； 其他自動化溫度檢測、變松和控制 。 SBWR/Z 2□ 61，技術(shù)參數(shù)為： 測量精度：177。 %℃ ； 電源輸出二線制： 24V DC、 420mA； 長期穩(wěn)定性： 1176。 執(zhí)行器 概述 及選型 執(zhí)行器 （調(diào)節(jié)閥） 由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。在一個工程控制系統(tǒng)中，接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，并轉(zhuǎn)換 成 直線位移或角位移，來改變閥芯與閥座間的流通截面積以控制流入或流出被控過程的流體介質(zhì)的流量，從而實(shí)現(xiàn)對過程參數(shù)的控制。 電動執(zhí)行器的輸入信號為 DC 4～ 20mA(DDZⅢ型 )。 本設(shè)計選用的是 Honeywell 的電動執(zhí)行器，型號為 ML7420A3055E，其特點(diǎn)是：無需連桿，安裝方便快捷，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)管式接線連接，無需調(diào)整，閥門定位準(zhǔn)確，低功耗，高的關(guān)斷壓力，終端推力限位開關(guān)，同步馬達(dá)， 0～ 10V DC 或 2～ 10V DC 信號輸入，正反作用可選，防腐設(shè)計。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中， PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。在 PC 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（ SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。隨著 其 快速發(fā)展，實(shí)時數(shù)據(jù)庫、實(shí)時控制、 SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O 設(shè) 備的廣泛支持已經(jīng)成為 主要內(nèi)容。 目前看到的所有組態(tài)軟件都能完成類似的功能：比如，幾乎所有運(yùn)行于 32 位Windows 平臺的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；都提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序；都使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能，等等。從這些不同之處，以及 PC 技術(shù)發(fā)展的趨勢，可以看出組態(tài)軟件未來發(fā)展的方向。然而，在這種情況下，驅(qū)動程序只能由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫，這為用戶提出了過高的要求。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)請求者作為客戶（ Client），服務(wù)器和客戶之間通過 DCOM 接口進(jìn)行通信，而無需知道對方內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。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 OPC 與各廠家的驅(qū)動程序無縫連接，故從根本上解決了以前采用專用格式驅(qū)動程序總是滯后于硬件更新的問題。 OPC 現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括 Interllution、 Simens、 20 GE、 ABB 等國外知名廠商的支持。 腳本語言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類 C/Basic 語言；二是采用微軟的 VBA 的編程語言；三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語言。應(yīng)該指明的是，多數(shù)采用這種方式的國內(nèi)組態(tài)軟件，對腳本的支持并不完善，許多組態(tài)軟件只提供 IF…THEN…ELSE 的語句結(jié)構(gòu)，不提供循環(huán)控制語句，為書寫腳本程序帶來了一定的困難。由于 VisualBasic是解釋執(zhí)行的，所以 VBA 程序的一些語法錯誤可能到執(zhí)行時才能發(fā)現(xiàn)。 可擴(kuò)展性為用戶提供了在不改變原有系統(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自于組態(tài)軟件開發(fā) 商、第三方軟件提供商或用戶自身。 隨著管理信息系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場數(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?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面需求還只能以報表的形式提供，或者通過 ODBC 將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫，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)行再開發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。 Inter 的支持程度 現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國際化、分布式的生產(chǎn)方式。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)軟件開發(fā)商面前的一個重要課題。 21 隨著以工業(yè) PC 為核心的自動控制集成系統(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，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(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)過程控制策略等。先進(jìn)過程控制（ Advanced Process Control， APC）是指一類在動態(tài)環(huán)境中，基于模型、充分借助計算機(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。目前，國內(nèi)許多大企業(yè) 紛紛投資，在裝置自動化系統(tǒng)中實(shí)施先進(jìn)控制。據(jù)資料報道，一個乙烯裝置投資 163 萬美元實(shí)施先進(jìn)控制，完成后預(yù)期可獲得效益 600 萬美元 /年。 組態(tài)王 概述 組態(tài)王（ Kingview）由北京亞控自動化軟件有限公司開發(fā)的，該軟件由中國科技大學(xué)學(xué)士、清華大學(xué)碩士林偉總設(shè)計，經(jīng)數(shù)十位工程師歷時 五 年開發(fā)成功，是最優(yōu)秀的國產(chǎn)組態(tài)軟件，居全國同類軟件產(chǎn)銷量第一。應(yīng)用組態(tài)王可以使工程師把精力放在控制對象上，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 。 可以在整個生產(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)“廠際自動化”的最終目標(biāo)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、 管理層三個 層次結(jié)構(gòu)。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。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)時現(xiàn)場監(jiān)控。還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 (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)。 過熱蒸 過熱蒸汽溫度 度控制界面設(shè)計 根據(jù)上一章節(jié)工藝流程和控制方案的確定，設(shè)計如下的監(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 變量名 參數(shù)號 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 閥門開度 2 過熱蒸汽溫度 內(nèi)存實(shí)型 讀寫 過熱蒸汽溫度 3 P REAL1 I/O 實(shí) 型 讀寫 比例值 4 I REAL2 I/O 實(shí) 型 讀寫 積分時間 5 D REAL3 I/O 實(shí) 型 讀寫 微分時間 6 SP REAL4 I/O 實(shí) 型 讀寫 給定值 7 PV REAL4 I/O 實(shí) 型 只讀 過程值 23 選擇設(shè)備： 其相關(guān)設(shè)置如下：設(shè)計邏輯名稱： baite2； 選擇串口號： COM2； 設(shè)置設(shè)備地址： 2； 通信參數(shù)：默認(rèn)； 完成。 動態(tài)連接 參數(shù)動態(tài)連接 設(shè)置如表 42。 13 實(shí)時報表 彈起時 ShowPicture(實(shí)時報表畫面 )。 15 退出 彈起時 Exit(0)。 組態(tài)王中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登陸事件和工作站事件。當(dāng)報警和事件發(fā)生時，在報警窗中會按照設(shè)置的過濾條件實(shí)時的顯示出來。包括組態(tài)王的 SQL 訪問管理器和 SQL 函數(shù)。包括表格模板和記錄體兩部分功能。表格模板和記錄體都是在工程瀏覽器中建立的。 圖 43 數(shù)據(jù)庫連接界面 25 報表系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)據(jù)報表是反應(yīng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等， 并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。 即能反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時的生產(chǎn)情況，也能對長期的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計、分析，使管理人員能夠?qū)崟r掌握和分析生產(chǎn)情況。組態(tài)王為工程人員提供了豐富的報表函數(shù) ，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。另外，工程人員還可以制作各種報表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作。 圖 44 實(shí)時報表界面 26 5 鍋爐過熱蒸汽控制的動態(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 ,簡稱PID 控制 ,又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng) 被控對象的結(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 ,控制理論的其它技術(shù)難以采用時 ,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)場調(diào)試來確定 ,這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 PID 控制 ,實(shí)際中也有 PI 和 PD控制。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn) 態(tài)誤差。對一個自動控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng) 。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分 ,隨著時間的增加 ,積分項(xiàng)會增大。因此 ,比例 +積分 (PI)控制器 ,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會 出現(xiàn)振蕩甚