1、大連大學(xué)DALIAN UNIVERSITY2013屆畢業(yè)論文（設(shè)計）題目名稱： 基于MCGS和智能儀表的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 所在學(xué)院：信息工程學(xué)院 專業(yè)（班級）： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 評閱人： 院 長 ： 基于MCGS和智能儀表的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計總計：畢業(yè)論文 30 頁 表 格 1 表 插 圖 12 指導(dǎo)教師 評 閱 人 完成日期 2013/5/30 基于MCGS和智能儀表的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要工程控制組態(tài)軟件MCGS在實(shí)際應(yīng)用中有著很高的應(yīng)用價值，它有運(yùn)行可靠、操作簡便、自動化程度高等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)。更重要的是MCGS組態(tài)軟件可以輔助控制的液位定值等相關(guān)控制系統(tǒng)，通過單閉環(huán)控制法以

2、及AI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對于液位定值的檢測和調(diào)節(jié)能力。而且在過程控制實(shí)驗(yàn)裝置上可以利用AI調(diào)節(jié)器和PC機(jī)構(gòu)成計算機(jī)控制系統(tǒng)，配合教學(xué)，完成各種較為復(fù)雜的控制實(shí)驗(yàn)。本文就介紹了基于MCGS組態(tài)軟件的智能儀表水箱液位控制系統(tǒng)的硬件組成及系統(tǒng)設(shè)計。最后通過對智能儀表、電動閥等數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，同時可對實(shí)際控制系統(tǒng)各變量之間的相互作用和關(guān)系有一個深刻的感性認(rèn)識。能夠直觀的觀察各個變量之間的數(shù)據(jù)變化關(guān)系，從而利用MCGS組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控。本文針對EFPT過程控制裝置中的熱工模擬對象設(shè)計一個由多智能儀表和PC機(jī)構(gòu)成的液位控制系統(tǒng)。采用AI-808智能調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，PC機(jī)主要完成顯示與打印、

3、控制管理與操作、系統(tǒng)配置組態(tài)等功能；PC機(jī)通過RS232/485轉(zhuǎn)換裝置、儀表RS485串行通信接口與儀表進(jìn)行通訊。軟件開發(fā)工具采用MCGS組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配置等功能的組態(tài)。關(guān)鍵詞：液位控制；智能儀表 ；MCGS組態(tài)軟件 AbstractEngineering control configuration software MCGS has a high application value in the practical application, it has reliable operation, easy to operate, the advantages

4、of the high degree of automation in many aspects. More important MCGS configuration software can help control the level setpoint and associated control systems to achieve the detection and adjustment capability for the level setpoint by a single closed-loop control method and the AI regulator. AI re

5、gulator and PC institutions into a computer control system and process control device can enhance learning and teaching, to complete a variety of more complex control experiments. This paper describes the based on MCGS smart meter water tank level control system hardware and system design. Finally,

6、through smart meters, electric valve data for testing, while a deep perceptual interactions and relationships between the actual control system variables. The data changes in the relationship between the individual variables can be directly observed MCGS configuration software to computer monitoring

7、.In this paper, EFPT process control devices for thermal simulation object design a multi-agency into the smart meter and the PC level control system. Using AI-808 intelligent controller for data acquisition and control loop, PC machines mainly to complete the display and printing, control and manag

8、ement and operation, system configuration, configuration and other functions; PC machine through the RS232/485 converter, instrument RS485 serial communication interface to communicate with the instrument. Software development kit uses MCGS configuration software, display and print, control and mana

9、gement and operation, system configuration and other functions of configuration. In this paper, EFPT process control devices for thermal simulation object design a multi-agency into the smart meter and the PC level control system. Using AI-808 intelligent controller for data acquisition and control

10、loop, PC machines mainly to complete the display and printing, control and management and operation, system configuration, configuration and other functions; PC machine through the RS232/485 converter, instrument RS485 serial communication interface to communicate with the instrument. Software devel

11、opment kit uses MCGS configuration software, display and print, control and management and operation, system configuration and other functions of configuration.Keywords: level control ；smart meter ；the MCGS configuration software 目錄摘 要IAbstract.II1. 緒論- 1 -1.1 論文的研究背景和意義- 1 -1.2 MCGS組態(tài)軟件簡介- 1 -1.3 智

12、能儀表在過程控制中的應(yīng)用- 3 -1.4 論文的主要工作- 4 -2. 系統(tǒng)控制的設(shè)計方案- 5 -2.1 工藝流程與現(xiàn)場儀表- 5 -2.2 控制對象的工藝流程和現(xiàn)場儀表- 6 -2.3 液位控制- 8 -2.1.1 液位控制的現(xiàn)狀- 8 -2.1.2 單容水箱液位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)- 8 -2.1.3 系統(tǒng)控制方案設(shè)計- 8 -3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計- 10 -3.1 智能儀表- 10 -3.1.1 控制PC機(jī)- 10 -3.1.2 管理級- 10 -3.1.3 現(xiàn)場總線- 10 -3.1.4 AI調(diào)節(jié)器- 11 -3.2 DCS系統(tǒng)簡介- 11 -3.2.1由IPC與智能儀器構(gòu)成中小型DCS- 12

13、 -3.2.2中小型DCS的結(jié)構(gòu)- 12 -3.2.3 計算機(jī)液位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)- 13 -3.3 通過DCS系統(tǒng)完成硬件設(shè)計- 14 -3.3.1 DCS系統(tǒng)與AI智能調(diào)節(jié)器的結(jié)合- 14 -3.3.2 控制站- 15 -3.3.3 操作站- 15 -3.3.4 智能調(diào)節(jié)器與IPC機(jī)的通信- 16 -4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計- 17 -4.1 MCGS組態(tài)軟件工程的建立- 17 -4.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計- 19 -4.2.1 智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)通信組態(tài)- 19 -4.2.2 監(jiān)控畫面的組態(tài)- 21 -5. 結(jié)束語- 23 -參考文獻(xiàn)24附錄1 中文文獻(xiàn)- 24 -附錄2 外文文獻(xiàn)- 30 -III

14、1. 緒論 1.1 論文的研究背景和意義隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的智能儀表行業(yè)在不斷的變化，并也在不斷的發(fā)展。特別是在過程檢測領(lǐng)域，智能儀表已經(jīng)是不可或缺的一個部分。高科技化不但是現(xiàn)代儀表的主要特征，更是振興儀表工業(yè)的必由之路。不難看出，對于智能儀表這個領(lǐng)域的研究是非常有價值的。它密切的影響到我們的日常生活，從而提高生活質(zhì)量。高的智能化可以保障生產(chǎn)及工作的效率、安全更有利于新的科技的誕生發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠體現(xiàn)出智能儀表的高精度、功能強(qiáng)、測量范圍廣等特點(diǎn)，可以將液位控制智能化，精確化，更有效的保證工作生產(chǎn)過程中的安全以及效率。在過程控制實(shí)驗(yàn)裝置上利用AI調(diào)節(jié)器和PC機(jī)構(gòu)成計算機(jī)控制系統(tǒng)

15、，能配合教學(xué)，完成各種較為復(fù)雜的控制實(shí)驗(yàn)。此類設(shè)計方案在許多中小企業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用，具有重要的理論意義和實(shí)用價值。1.2 MCGS組態(tài)軟件簡介工程控制組態(tài)軟件MCGS在實(shí)際應(yīng)用中有著很高的應(yīng)用價值，體現(xiàn)在它運(yùn)行可靠、操作簡便、自動化程度高等諸多方面。更重要的是MCGS組態(tài)軟件可以輔助控制的液位定值等相關(guān)控制系統(tǒng)，通過單閉環(huán)控制法以及AI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對于液位定值的檢測和調(diào)節(jié)能力。MCGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS嵌入版的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。它的主要特點(diǎn)有：簡單靈活的可視化操作界面。M

16、CGS嵌入版采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS嵌入版的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。實(shí)時性強(qiáng)、有良好的并行處理性能。MCGS嵌入版是真正的32位系統(tǒng)，充分利用了32位WindowsCE操作平臺的多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，以線程為單位對在工程作業(yè)中實(shí)時性強(qiáng)的關(guān)鍵任務(wù)和實(shí)時性不強(qiáng)的非關(guān)鍵任務(wù)進(jìn)行分時并行處理，使嵌入式PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。例如，MCGS嵌入版在處理數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等關(guān)鍵任務(wù)時，可在主機(jī)運(yùn)行周期時間內(nèi)插空進(jìn)行象打印數(shù)據(jù)一類的非關(guān)鍵性工作，實(shí)現(xiàn)并行處理。豐富、生動

17、的多媒體畫面。MCGS嵌入版以圖像、圖符、報表、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運(yùn)行中的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等相關(guān)信息；用大小變化、顏色改變、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果；對圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，實(shí)現(xiàn)動畫效果。MCGS嵌入版還為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。完善的安全機(jī)制。MCGS嵌入版提供了良好的安全機(jī)制，可以為多個不同級別用戶設(shè)定不同的操作權(quán)限。此外，MCGS嵌入版還提供了工程密碼功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。MCGS嵌入版具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，支持串口通訊、Modem串口通訊、以太網(wǎng)TCP/IP通

18、訊，不僅可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，還可以與網(wǎng)絡(luò)版相結(jié)合通過Web瀏覽功能，在整個企業(yè)范圍內(nèi)瀏覽監(jiān)測到所有生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和企業(yè)管理的集成。多樣化的報警功能。MCGS嵌入版提供多種不同的報警方式，具有豐富的報警類型，方便用戶進(jìn)行報警設(shè)置，并且系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示報警信息，對報警數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)答，為工業(yè)現(xiàn)場安全可靠地生產(chǎn)運(yùn)行提供有力的保障。實(shí)時數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便。MCGS嵌入版由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五個部分構(gòu)成，其中實(shí)時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)，是整個系統(tǒng)的核心。各個部件獨(dú)立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，

19、并完成自己的差錯控制。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時，每一部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立建造，互不相干。支持多種硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備無關(guān)”。MCGS嵌入版針對外部設(shè)備的特征，設(shè)立設(shè)備工具箱，定義多種設(shè)備構(gòu)件，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，賦予相關(guān)的屬性，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動和控制。用戶在設(shè)備工具箱中可方便選擇各種設(shè)備構(gòu)件。不同的設(shè)備對應(yīng)不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨(dú)立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此MCGS嵌入版是一個“設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必?fù)?dān)心因外部設(shè)備的局部改動，而影響整個系統(tǒng)。方便控制復(fù)雜的運(yùn)行流程。MCGS嵌入版開辟了

20、“運(yùn)行策略”窗口，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的策略構(gòu)件，用圖形化的方法和簡單的類Basic語言構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自由、精確地控制運(yùn)行流程，同時也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。良好的可維護(hù)性。MCGS嵌入版系統(tǒng)由五大功能模塊組成，主要的功能模塊以構(gòu)件的形式來構(gòu)造，不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨(dú)立。三種基本類型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS嵌入版系統(tǒng)的三大部分（設(shè)備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。用自建文件系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性更高。由于MCG

21、S嵌入版不再使用ACCESS數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)，而是使用了自建的文件系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)存儲，所以與MCGS通用版相比，MCGS嵌入版的可靠性更高，在異常掉電的情況下也不會丟失數(shù)據(jù)。設(shè)立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。對象元件庫，實(shí)際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。組態(tài)時，可把制作完好的對象（包括圖形對象、窗口對象、策略對象以至位圖文件等）以元件的形式存入圖庫中，也可把元件庫中的各種對象取出，直接為當(dāng)前的工程所用，隨著工作的積累，對象元件庫將日益擴(kuò)大和豐富。這樣解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。1.3 智能儀表在過程控制中的應(yīng)用 智能儀表是以計算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)、微機(jī)械

22、學(xué)及材料科學(xué)為理論基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)信息傳感、信號檢測、信號處理、信號通信及過程控制等任務(wù),具有自學(xué)習(xí)、自校正、自適應(yīng)等功能的裝置與系統(tǒng)。本身具有高精度、功能強(qiáng)、測量范圍廣等特點(diǎn)，無論硬件還是軟件,每個模塊都相對獨(dú)立,故能獨(dú)立地進(jìn)行研制.從而使復(fù)雜的研制工作得到簡化。同時模塊化設(shè)計方式有助于研制工作的分解和設(shè)計研制人員之間的分工合作, 在生產(chǎn)過程中，自動化的儀器儀表對“物質(zhì)流”信息進(jìn)行檢測、傳輸、顯示、控制與執(zhí)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理和決策,提高了工作效率和研制速度,是國民經(jīng)濟(jì)各部門的重要技術(shù)裝備之一。在自動化控制系統(tǒng)中，智能儀表作為其構(gòu)成元素，它的技術(shù)進(jìn)展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展的。常規(guī)的自動化儀器儀表適應(yīng)常

23、規(guī)控制系統(tǒng)的要求，它們以經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，以控制對象的數(shù)學(xué)模型為依據(jù)1。在過程檢測的大環(huán)境中起著關(guān)鍵性的推動作用。雖然相對而言智能儀表的智能化有待進(jìn)一步提高而且在穩(wěn)定性和可靠性等方面還有待加強(qiáng)，但毋庸置疑的是，當(dāng)今科技的發(fā)展，特別是在過程檢測的應(yīng)用中，智能儀表的核心作用是無法取代，并且是一種具有跨時代意義產(chǎn)物。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的智能儀表行業(yè)在不斷的變化，并也在不斷的發(fā)展。特別是在過程檢測領(lǐng)域，智能儀表已經(jīng)是不可或缺的一個部分。高科技化不但是現(xiàn)代儀表的主要特征，更是振興儀表工業(yè)的必由之路。不難看出，對于智能儀表這個領(lǐng)域的研究是非常有價值的。它密切的影響到我們的日常生活

24、，從而提高生活質(zhì)量。高的智能化可以保障生產(chǎn)及工作的效率、安全更有利于新的科技的誕生發(fā)展。因此，開拓該方面的眼界，進(jìn)而對與智能儀表和其相關(guān)軟件硬件的研究就有很大的必要。比如在雙容水箱領(lǐng)域，根據(jù)雙容水箱的數(shù)學(xué)模型,采用微分先行的串級控制技術(shù)、PLC控制器、MCCS軟件組態(tài)實(shí)現(xiàn)了雙容水箱液位的高精度控制和實(shí)時顯示。該控制系統(tǒng)具有靜態(tài)精度高、自適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性好、抗擾動性強(qiáng)的特點(diǎn),大大提高了水箱液位的控制質(zhì)量。如水箱液位控制系統(tǒng),涉及到液位的動態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PID 參數(shù)整定、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識。通過將電磁流量計和渦輪流量計分別作為主管道和副管道控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥控制水箱液位高度。首

25、先測取被控液位高度過程的圖像,建立了主回路的進(jìn)水流量和主管道流量、進(jìn)水流量和水箱(上)液位高度、副回路進(jìn)水流量和水箱(上)液位、雙容水箱的進(jìn)水流量和水箱(下)液位之間的數(shù)學(xué)模型,從而加強(qiáng)了對液位控制系統(tǒng)的了解。然后, 通過參數(shù)試湊法對PID參數(shù)的調(diào)試,使上述的模型能快速的達(dá)到穩(wěn)定并且超調(diào)量和余差等滿足設(shè)要。1.4 論文的主要工作本文針對EFPT過程控制裝置中的熱工模擬對象設(shè)計一個由多智能儀表和PC機(jī)構(gòu)成的液位控制系統(tǒng)。采用AI-808智能調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，PC機(jī)主要完成顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配置組態(tài)等功能；PC機(jī)通過RS232/485轉(zhuǎn)換裝置、儀表RS485串行通信接

26、口與儀表進(jìn)行通訊。軟件開發(fā)工具采用MCGS組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配置等功能的組態(tài)。 2. 系統(tǒng)控制的設(shè)計方案過程控制實(shí)驗(yàn)裝置由控制對象及過程控制的操作臺兩部分組成，并與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，構(gòu)成多種形式的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)過程控制自動化和過程管理現(xiàn)代化。2.1 工藝流程與現(xiàn)場儀表過程控制實(shí)驗(yàn)裝置上的被控對象由工藝設(shè)備和現(xiàn)場儀表組成。工藝流程包括：（1）內(nèi)部4.5KW三相星形連接電熱絲，21升的熱水夾套鍋爐。（2）38升的高位溢流水箱（產(chǎn)生穩(wěn)壓的工藝介質(zhì)水）。（3）35升的液位水槽和105升的計量水槽。（4）配三相電機(jī)的循環(huán)水泵。（5）2只電磁閥（擾動）和29只手動球閥。 圖2.1 工

27、藝設(shè)備和儀表現(xiàn)場流程圖2.2 控制對象的工藝流程和現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表包括：序號圖位號型號規(guī)格名稱用途1P1-1(PL-1)Y-10000.25MPa彈簧管壓力表進(jìn)水壓力指示2P2-T(PT-2)DBYG0100KPa(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器出水壓力變送器3F1-E(FE-1)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器進(jìn)水流量檢測4F1-1T(FIT-1)LD2-4B(420 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器進(jìn)水流量變送和顯示5F2-E(FE-2)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器出水流量檢測6F2-1T(FIT-2)LD2-4B(420 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器出水流量變送和顯示7L1-T(LT-

28、1)DBYG04Kpa(0400mmm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器水箱液位變送8L2-T(LT-2)DBYG04Kpa(0400mmm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器鍋爐液位變送9L3-T(LT-3)DBYG04Kpa(0400mmm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器水槽液位變送10TIT-1(TE-1)WZP-270155100mmPt100鉑電阻鍋爐水溫檢測11TIT-2(TE-2)WZP-270155100mmPt100鉑電阻夾套水溫檢測12M1PSL201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc1調(diào)節(jié)閥13VC1V7-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥進(jìn)水流量調(diào)節(jié)閥14M2

29、PSL 201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc2調(diào)節(jié)閥15VC2VT-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥出水流量調(diào)節(jié)閥流程圖實(shí)線內(nèi)的圖形，方框?yàn)榘惭b在對象框架內(nèi)的工藝設(shè)備及流量、壓力、液位、溫度信號的檢測、變送、執(zhí)行單元，虛線方框?yàn)榘惭b在操作臺上的變送、執(zhí)行單元。22只手動閥開關(guān)可以組成不同的工藝流程。在簡化圖中， 表示閥全開， 表示閥全關(guān)， 表示閥半開半關(guān)。刪去這些截止?fàn)顟B(tài)的手動閥，就得到了工藝流程的變更。2.3 液位控制2.1.1 液位控制的現(xiàn)狀隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中傳統(tǒng)的檢測和控制技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。液位作為化工等許多工業(yè)生產(chǎn)中的一個重

30、要參數(shù)，其測量和控制效果直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，因此液位控制成為過程控制領(lǐng)域中的一個重要的研究方向。2.1.2 單容水箱液位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)水箱液位控制系統(tǒng)由單容水箱液位系統(tǒng)本體組成，可使計算機(jī)通過控制調(diào)節(jié)器設(shè)定液位值, 入口處的閥門個調(diào)節(jié)器控制，保持水位不變；出口處的閥門接收 D-A轉(zhuǎn)換輸出的信號，直接控制水箱。閥門對進(jìn)水和泄水的控制依靠典型的自平衡系統(tǒng)。設(shè)計如圖 2.2 圖2.2 單容水箱液位系統(tǒng)原理圖2.1.3 系統(tǒng)控制方案設(shè)計基于MCGS組態(tài)軟件的智能儀表液位控制系統(tǒng)采用一個主控回路組成的單回路控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)中,主控回路中的智能調(diào)節(jié)儀表為調(diào)節(jié)儀表, 控制對象為水箱，水箱的液位為系統(tǒng)的控制

31、量，液位傳感器將測量量反饋給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出直接驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥,從而達(dá)到控制水箱液位的目的。如圖2.3圖2.3 系統(tǒng)框圖AI-808智能調(diào)節(jié)器：控制系統(tǒng)采用了上海萬迅儀表有限公司生產(chǎn)的AI系列全通用人工智能調(diào)節(jié)儀表,使用其中SA-12智能調(diào)節(jié)儀控制掛件,其為AI-808型.AI-808型儀表為PID控制型,輸出為420 mA DC信號.AI系列儀表通過RS485串口通信協(xié)議與上位計算機(jī)通訊,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控.此液位串級控制系統(tǒng)中儀表參數(shù)設(shè)置如下:Ctrl=1,控制方式選為AI人工智能調(diào)節(jié)/PID調(diào)節(jié);Sn=33(主),15 V DC電壓輸入;Sn=32(副),0.21 V DC電壓輸

32、入;DIL=0,輸入下限顯示值;DIH=50,輸入上限值;OPI=4,輸出為420 mA的線性電流;CF=0(主調(diào)節(jié)器),內(nèi)部給定,反作用調(diào)節(jié);CF=8(副調(diào)節(jié)器),外內(nèi)部給定,反作用調(diào)節(jié);Addr=1(主),通訊地址;Addr=2(副),通訊地址.P、I、D參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整.液位傳感器（擴(kuò)散硅壓力變送器）：此系統(tǒng)采用了工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器,帶不銹鋼隔離膜片,同時采用信號隔離技術(shù),對傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償.采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式,工作時需提供24 V直流電源,輸出為420 mA DC.電動調(diào)節(jié)閥：采用智能直行程電動調(diào)節(jié)閥,用來對控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié),型號為:QSVP-16K,其具有精

33、度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、質(zhì)量輕、推動力大、功能強(qiáng)、控制單元與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、可靠性高等優(yōu)點(diǎn).電源為單相220 V,控制信號為420 mA DC或15 V DC,輸出為420 mA DC的閥位信號.。由系統(tǒng)框圖可得系統(tǒng)控制流程圖如2.4圖2.4 系統(tǒng)控制流程圖3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 智能儀表內(nèi)置微處理器的出現(xiàn)使智能儀表較傳統(tǒng)儀表在設(shè)計方法、電路結(jié)構(gòu)以及功能操作都發(fā)生了根本性的變化。在智能儀表中，調(diào)節(jié)功能幾乎完全由微處理器實(shí)現(xiàn)，微處理器是核心，在儀表軟件的控制下有序地工作。在多智能儀表控制系統(tǒng)中，智能儀表和控制PC機(jī)之間交換的信息可分為測量值、設(shè)定值、控制量和狀態(tài)參數(shù)（一是反映智能儀表工作情

34、況或生產(chǎn)情況的數(shù)值或0/1邏輯值，二是對智能儀表工作狀態(tài)和參數(shù)的設(shè)置，最典型的是PID參數(shù)設(shè)置）。3.1.1 控制PC機(jī)控制PC機(jī)主要用來實(shí)現(xiàn)集中操作和高級控制，是分散控制和管理PC機(jī)的集中管理之間的橋梁。一般完成顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配置組態(tài)的功能。3.1.2 管理級要實(shí)現(xiàn)上述的控制目標(biāo)還必須進(jìn)行更高層次的控制和管理，現(xiàn)代企業(yè)采用MIS系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。3.1.3 現(xiàn)場總線智能儀表和現(xiàn)場總線技術(shù)是密不可分、相輔相成的。目前國內(nèi)智能儀表一般用的是通用型單片機(jī)如MCS-51系列， 因此從技術(shù)實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)實(shí)際上考慮，在采用諸多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)對于國企技術(shù)改造時采用RS-485總線是較好的選擇。

35、多智能儀表控制系統(tǒng)即以RS-485總線作為通信協(xié)議的物理傳輸介質(zhì)。3.1.4 AI調(diào)節(jié)器AI(Artificial Intelligence)系列人工智能調(diào)節(jié)器包括AI-708T(經(jīng)濟(jì)型)、AI-708(普及型)、AI-808(增強(qiáng)型)和A1-808P(程序型)4種型號，是國產(chǎn)新一代調(diào)節(jié)儀表,它是把CPU、存儲器、顯示器、鍵盤、功接日、通信接日以及軟件集成在一起的所謂CPU模塊。通過而板操作設(shè)置AI調(diào)節(jié)器中的“輸入規(guī)格”、“顯示上限”、“顯示下限”和“輸出規(guī)格”等參數(shù)，就能正確讀取各種小同被測參數(shù)的數(shù)值和輸出所要求的小同類型控制信號，使得AI調(diào)節(jié)器在輸入上能直接與多種傳感器和變送器連接，而輸出

36、能適配各種標(biāo)準(zhǔn)，各種量程的記錄儀和執(zhí)行器。AI調(diào)節(jié)器本身具有A /D和D /A功能，囚而能效有數(shù)據(jù)采集和輸出模塊的功能。當(dāng)其工作在手動方式時，控制功能切斷，即相當(dāng)于一個同時具有模擬量輸入和模擬量輸出并帶RS232通信接口的遠(yuǎn)程功模塊。而AI調(diào)節(jié)器多輸入的技術(shù)規(guī)格使得在建立而向溫度、壓力、流量和液位等多種小同過程參數(shù)的計算機(jī)控制研究平臺時，小需要多種信號調(diào)理模塊，只一臺AI調(diào)節(jié)器就能兼容。而且它提供的420m A直流電流輸出可供電動調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行器直接使用，無須增加V/I轉(zhuǎn)換電路或模塊。因而用AI調(diào)節(jié)器構(gòu)成過程計算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入輸出通道簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3.2 DCS系統(tǒng)簡介 液位控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將

37、采用計算機(jī)集散控制系統(tǒng)（簡稱DCS）的控制思想，將采用DCS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用專業(yè)DCS中用得比較廣泛的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),監(jiān)控級設(shè)備(也可以稱為上位機(jī)或操作站)一般使用IPC,控制級設(shè)備使用產(chǎn)品化的調(diào)節(jié)儀表、可編程邏輯控制器(PLC)和遠(yuǎn)程I/O模塊等。上位機(jī)和控制級設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信則使用RS485總線和面向字符型的通信協(xié)議。如圖 3.3 圖3.3DCS的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)控制級所采用的不同控制設(shè)備,可以將中小型DCS系統(tǒng)分為IPC+儀表、IPC+PLC、IPC+遠(yuǎn)程I/O三種基本形式。由IPC+儀表這種方式構(gòu)成的中小型DCS系統(tǒng)側(cè)重于過程控制,該系統(tǒng)在脫開IPC后仍是1個獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng),具有儀表的基

38、本調(diào)節(jié)功能和顯示功能。由IPC+PLC構(gòu)成的中小型DCS系統(tǒng)側(cè)重于邏輯控制和順序控制,由于PLC可靠性極高,因此由此構(gòu)成的中小型DCS系統(tǒng)具有高可靠性。但是由于一般的PLC都不自帶顯示功能,因此由IPC+PLC構(gòu)成的中小型DCS在脫開IPC后,只能借助于PLC的顯示單元才能實(shí)現(xiàn)過程信息的監(jiān)視。由IPC+遠(yuǎn)程I/O構(gòu)成的中小型DCS系統(tǒng)適用于過程控制和邏輯控制。如果遠(yuǎn)程I/O為子系統(tǒng),則整個系統(tǒng)在脫開IPC后仍然可以獨(dú)立運(yùn)行;如果遠(yuǎn)程I/O為輸入/輸出模塊,則整個系統(tǒng)在脫開IPC后將無法自主運(yùn)行。該文主要討論由IPC+智能儀表這種方式構(gòu)成的中小型DCS的結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計方法。3.2.1由IPC與智

39、能儀器構(gòu)成中小型DCS目前儀器儀表的智能化程度越來越高,大量的智能儀器都配備了RS232通信接口,并提供了相應(yīng)的通信協(xié)議,能夠?qū)y試、采集的數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)等設(shè)備,以便進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的儲存、處理、查詢和分析。因此,智能儀表在我國的工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上,只要具有RS232(或RS485)通信接口,支持站號設(shè)置和通信協(xié)議訪問的智能儀表都可以和IPC構(gòu)成一個主從式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),這也是中小型DCS的一般結(jié)構(gòu)。智能儀表具有較強(qiáng)的過程控制功能和較高的可靠性,因此這類中小型DCS在目前仍然占有較大的應(yīng)用市場。3.2.2中小型DCS的結(jié)構(gòu)由IPC+智能儀器構(gòu)成的中小型DCS的結(jié)構(gòu)見如圖3.4 圖3.

40、4 IPC與智能儀器構(gòu)成的DCS一般IPC都提供RS232通信接口,若儀表具有RS232接口,當(dāng)通信距離較近且是一對一通信時,二者可直接電纜連接。當(dāng)IPC與多臺具有RS232接口的儀表通信時,由于一個RS232通信接口只能聯(lián)接一臺RS232儀表,可使用RS232/RS485型通信接口轉(zhuǎn)換器,將計算機(jī)上的RS232通信口轉(zhuǎn)為RS485通信口,在信號進(jìn)入儀表前再使用RS485/RS232轉(zhuǎn)換器將RS485通信口轉(zhuǎn)為RS232通信口,再與儀表相連(見圖二) 當(dāng)PC機(jī)與多臺具有RS485接口的儀表通信時,由于兩端設(shè)備接口電氣特性不一,不能直接相連,因此,也采用RS232接口到RS485接口轉(zhuǎn)換器將RS

41、232接口轉(zhuǎn)換為RS485信號電平,再與儀表相連。RS485接口只有兩根線要連接,用+、-端(或稱A,B端)區(qū)分,用雙絞線將所有儀表的接口并聯(lián)在一起即可。如果IPC直接提供RS485接口,與多臺具有RS485接口的儀表通信時不用轉(zhuǎn)換器可直接相連。RS485協(xié)議可以看作是RS232協(xié)議的替代標(biāo)準(zhǔn),與傳統(tǒng)的RS232協(xié)議相比,其在通信速率、傳輸距離、多機(jī)連接等方面均有非常大的提高,這也是工業(yè)系統(tǒng)中使用RS485總線的主要原因。由于RS485總線是RS232總線的改良標(biāo)準(zhǔn),所以在軟件設(shè)計它與RS232總線基本上一致,如果不使用RS485接口芯片提供的接收器、發(fā)送器選通的功能,為RS232總線系統(tǒng)設(shè)計

42、的軟件部分完全可以不加修改直接應(yīng)用到RS485網(wǎng)絡(luò)中。RS485總線工業(yè)應(yīng)用成熟,而且大量的已有工業(yè)設(shè)備均提供RS485接口。3.2.3 計算機(jī)液位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。水箱的液位信號由壓力傳感器檢測, 檢測到的液位信號經(jīng)液位變送器轉(zhuǎn)換成4- 20mA的電流信號,再通過A/D將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,該數(shù)字信號經(jīng)RS485總線傳送給上位機(jī), 上位機(jī)采集到的數(shù)字信號在組態(tài)軟件中由PID控制器進(jìn)行處理得出控制信號, 控制信號經(jīng)RS485送給D/ A轉(zhuǎn)換器,最后轉(zhuǎn)換得到的模擬信號驅(qū)動調(diào)節(jié)閥工作。圖3.5 液位控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.3 通過DCS系統(tǒng)完成硬件設(shè)計3.3

43、.1 DCS系統(tǒng)與AI智能調(diào)節(jié)器的結(jié)合由AI-808智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)構(gòu)成的小型DCS系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。系統(tǒng)硬件由熱工過程模擬對象、檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能儀表及上位PC機(jī)組成。操作站為上位PC機(jī)，主要完成顯示與打印、控制管理與操作、系統(tǒng)配置組態(tài)等功能?？刂普居芍悄軆x表構(gòu)成，主要完成數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，不依賴于操作站，保證系統(tǒng)的可靠性。PC機(jī)通過RS232/485轉(zhuǎn)換裝置、儀表RS485串行接口與儀表進(jìn)行通訊。圖 3.6 多智能儀表DCS系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)3.3.2 控制站控制站直接面向生產(chǎn)過程，是DCS的基礎(chǔ)，主要完成數(shù)據(jù)的采集和回路的控制，不依賴于操作站，保證系統(tǒng)的可靠性。它直接與被控過

44、程的信號傳感器、變送器和執(zhí)行器連接，其功能一是采集反映生產(chǎn)狀況的過程變量（如溫度、壓力、流量和液位等）和狀態(tài)變量（如開關(guān)的通或斷），并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；二是向現(xiàn)場的執(zhí)行器傳送模擬量操作信號（420mADC）和數(shù)字量操作信號（開或關(guān)）。構(gòu)成控制站的主要裝置有：（1）現(xiàn)場控制站（工業(yè)控制機(jī)）；（2）可編程控制器（PLC）；（3）智能調(diào)節(jié)器；（4）其它測控裝置。系統(tǒng)控制站主要設(shè)備是智能調(diào)節(jié)器，共設(shè)計四個AI-808智能調(diào)節(jié)器：一個實(shí)現(xiàn)水位自動控制，一個作為手操器調(diào)節(jié)出水通道的電動閥，另兩個分別對入水流量和出水流量進(jìn)行檢測和顯示。3.3.3 操作站 DCS的操作站主要完成顯示、操作、記錄、報警等功能。它把

45、過程參量的信息集中化，把各個現(xiàn)場配置的控制站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過簡單的操作，進(jìn)行過程量的顯示、各種工藝流程圖的顯示、趨勢曲線的顯示以及改變過程參數(shù)，如設(shè)定值、控制參數(shù)、報警狀態(tài)等信息。本文設(shè)計的操作站主要設(shè)備是PC機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、優(yōu)化和信息管理?？蛇M(jìn)行監(jiān)控軟件的組態(tài)，供操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、操作和管理，具備圖文并茂、形象逼真、動態(tài)效應(yīng)的人機(jī)界面。3.3.4 智能調(diào)節(jié)器與IPC機(jī)的通信智能儀表通信功能是智能儀表DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。AI智能調(diào)節(jié)器采用RS-485通信協(xié)議。RS-485用于多點(diǎn)互連時非常方便，可以省掉許多信號線，應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。PC機(jī)主板的通信

46、接口為RS-232標(biāo)準(zhǔn)，兩者之間可以通過RS232/485轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)互連和通信。4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 MCGS組態(tài)軟件工程的建立（1） 建立一個水位控制系統(tǒng)的工程流程控制： 通過循環(huán)策略中的腳本程序策略塊實(shí)現(xiàn)。安全機(jī)制： 通過用戶權(quán)限管理、工程安全管理、腳本程序?qū)崿F(xiàn)。點(diǎn)擊桌面MCGS的組態(tài)環(huán)境圖標(biāo)，進(jìn)入MCGS的組態(tài)環(huán)境按以下步驟建立工程：1. 鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，如果MCGS安裝在D盤根 目錄下，則會在D：MCGSWORK下自動生成新建工程，默認(rèn)的 工程名為：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的順序號，如：0、 1、2等) 2. 選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)

47、，彈出文件保存窗口。 3. 在文件名一欄內(nèi)輸入“水位控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程 創(chuàng)建完畢。（2） 制作工程畫面工程畫面的制作是整個工程制作的主要步驟之一，其主要目的是以 實(shí)際的控制對象為模板通過繪制和動畫功能的設(shè)置能夠?qū)崟r模擬系統(tǒng)的 運(yùn)行。1）.建立畫面在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。選中 “窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。將窗口 名稱改為：水位控制；窗口標(biāo)題改為：水位控制；窗口位置選中“最大 化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。在“用戶窗口”中，選中“水位 控制”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該 窗口設(shè)置為運(yùn)行時自動加

48、載的窗口。 2）編輯畫面選中“水位控制”窗口圖標(biāo)，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫組態(tài)窗 口，開始編輯畫面。編輯后如圖4.1 圖4.1水位控制系統(tǒng)整體畫面（3） 定義數(shù)據(jù)對象 實(shí)時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是 構(gòu)成實(shí)時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對 象的過程。 定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：1) 指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍；2) 確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和 保存期限等。 下面以數(shù)據(jù)對象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對象的步驟：單擊工作臺中的“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口頁。單擊“新增對象”

49、 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對 象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多 次點(diǎn)擊該按鈕，則可增加多個數(shù)據(jù)對象）。 選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對 象屬性設(shè)置” 窗口。 將對象名稱改為：水泵；對象類型選擇：開關(guān)型；在對象內(nèi)容注釋輸 入框內(nèi)輸入：“控制水泵啟動、停止的變量”，單擊“確認(rèn)”。4.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計由于PC機(jī)主要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視、優(yōu)化和信息管理，因此軟件設(shè)計的重點(diǎn)是AI-808智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)的通信以及監(jiān)控畫面的組態(tài)。在MCGS中，通過用戶設(shè)備的組態(tài)即可完成智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)的通信功能。監(jiān)控畫面在用戶窗口

50、中完成，利用豐富的“動畫組態(tài)”功能可快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。在完成系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計后, 就可以用MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計，需要完成以下幾部分的組態(tài)：（1）用戶窗口組態(tài):主要用于設(shè)置工程中的人機(jī)交互界面,如系統(tǒng)的主控界面、曲線圖、動畫等。（2）主控窗口組態(tài): 是工程的主窗口或主框架。/ 用戶窗口0組態(tài)完成之后,在/ 主控窗口0中,通過對系統(tǒng)菜單和參數(shù)的定義與設(shè)置來調(diào)度、管理這些用戶窗口的打開或關(guān)閉。（3）實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài): 是工程各個部分?jǐn)?shù)據(jù)交換與處理中心,它將MCGS工程的各個部分連成有機(jī)的整體。按照系統(tǒng)設(shè)計的實(shí)際需要, 在MCGS的/ 實(shí)時數(shù)據(jù)庫窗口0中對系統(tǒng)所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對象的基

51、本屬性、存盤屬性、報警屬性進(jìn)行定義和設(shè)置。（4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài): 是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在通道連接窗口中,將A/D、D/A通道和實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象對應(yīng)連接起來。（5）運(yùn)行策略組態(tài)：完成工程運(yùn)行流程的控制。該系統(tǒng)采用PID控制算法,根系統(tǒng)的控制算法及要完成的特定流程和操作處理,在MCGS的/ 運(yùn)行策略0窗口中, 對系統(tǒng)的/ 啟動策略0、/ 循環(huán)策略0、/ 存盤策略0等分別進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置。4.2.1 智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)通信組態(tài)MCGS為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、記錄現(xiàn)場的情況，將每種智能采集模塊作為一個設(shè)備構(gòu)件，掛在MCGS的設(shè)備窗口中，用來采集和處理現(xiàn)場信號和輸出控制信號。如宇光_AI808儀表這

52、個設(shè)備構(gòu)件就是用于MCGS操作和通過串行口讀寫AI-808智能調(diào)節(jié)器的數(shù)據(jù)。通過用戶設(shè)備的組態(tài)即可完成智能調(diào)節(jié)器和PC機(jī)的通信功能。在設(shè)備窗口中，添加串口通信父設(shè)備，在串口通信父設(shè)備下掛四個宇光AI-808儀表設(shè)備構(gòu)件。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，在如圖4.2所示的設(shè)備窗口中，進(jìn)行串口通信父設(shè)備和宇光AI-808儀表設(shè)備構(gòu)件的組態(tài)參數(shù)的填寫。 圖4.2 設(shè)備窗口的組態(tài)（1）串口通信父設(shè)備的基本屬性的組態(tài)最小采集周期為200ms，串口端號為COM1，通訊波特率為9600，數(shù)據(jù)位位數(shù)為8位，停止位位數(shù)為2位，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式為無校驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集方式為異步采集。（2）AI-808基本屬性的組態(tài)最小采集周期為50ms

53、，模塊地址為1，輸入范圍為15V，其它項(xiàng)采用缺省值即可。（3）AI808通道連接的組態(tài)通道連接即設(shè)置AI-808的讀寫通道，以便把設(shè)備中的數(shù)據(jù)送入實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的指定數(shù)據(jù)對象或把數(shù)據(jù)對象的值送入設(shè)備指定的通道輸出。通過建立設(shè)備通道和MCGS實(shí)時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象的連接，從而實(shí)現(xiàn)對AI-808中數(shù)據(jù)的讀和寫。本文中，PV值、SV值和OP值通道分別對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的PVn、SVn和OPn三個變量。4.2.2 監(jiān)控畫面的組態(tài)監(jiān)控畫面可以在MCGS的用戶窗口中完成。利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。以圖象、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，提供系統(tǒng)運(yùn)行中的的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息。

54、用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，即可實(shí)現(xiàn)動畫效果。同時，MCGS為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，模擬工程控制與實(shí)時監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件的動作和功能。每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。如：實(shí)時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。 鍋爐液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控流程圖畫面如圖4.3 圖4.3 鍋爐液位控制流程圖畫面以液位計算機(jī)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)為例，控制站采用四個AI-808智能調(diào)節(jié)器，一個實(shí)現(xiàn)水位自動控制，一個作為手操器調(diào)節(jié)出水通道的電動閥，另兩個分別對入水流量和出水流量進(jìn)行檢測和顯示。當(dāng)控制參數(shù)選擇比例帶30，積分時間20秒，微分時間5秒，運(yùn)行結(jié)果如圖4.4所示。圖中顯示鍋爐液位PV、設(shè)定值SV、控制器輸出OP、入水流量Q1和出水流量Q2的實(shí)時趨勢曲線。圖4.4 系統(tǒng)運(yùn)行趨勢曲線該圖通過MCGS軟件對于液位控制系統(tǒng)的模擬，以及對智能儀表、電動閥等數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，同時可對實(shí)際控制系統(tǒng)各變量之間的相互作用和關(guān)系有一個深刻的感性認(rèn)識。能夠直觀