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1、第20卷第4期盐城工学院学报(自然科学版)Vo.l20No.42007年12月JournalofYanchengInstituteofTechnologyNaturalScienceEditionDec.2007基于组态王的智能仪表液位控制系统的设计与实现12赵兰,骆传洋(1.盐城工学院电信学院,江苏盐城224003;2.久泰能源有限公司电气部,山东临沂276017)摘要:介绍了基于组态王的智能仪表液位控制系统组成和控制算法。叙述了组态王监控界面设计和组态王与智能仪表的通讯。该系统可实现数据采集、动态数据显示和现场设备的实时监控,调试和运
2、行。应用表明,该系统工艺流程显示直观,人机界面友好,易于操作。系统运行稳定,维护成本低,对于相关的工程应用具有一定的价值。关键词:组态王;智能仪表;液位控制系统中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1671-5322(2007)04-0024-04随着计算机技术和电子技术的迅速发展,以1.1控制系统硬件组成单片机为主体,将计算机和检测技术有机结合,组控制系统的结构框图如图1所示。系统由控成了新一代智能化仪表。智能仪表较传统仪制器、执行器、对象和传感器构成。表的区别最显著之处在于其内置微处理器,具有四则运算、逻辑判断、命
3、令识别等运算功能,有的还能够进行自校正、自诊断,并具有自适应、自学习的能力,具有可编程性,可记忆特性。因此,智能仪表在过程控制中除完成自动控制的功能外,图1控制系统的结构框图[1]还可以进行智能控制即集中控制和管理。Fig.1ArchitectureoftheControlSystem监控组态软件(HMIhumanmachineinter1.1.1传感器face)是面向监控和数据采集的软件平台工具。设计采用了福州福光百特FB0803AE2R型具有图形显示及人机对话、实时数据采集、实时控液位压力传感器,该液位压力传感器是两线制接制等特点。
4、组态王图形界面开发功能使用方便,法,输出信号为4-20mA电流信号。对I/O设备广泛支持,是国内研发的最早的商用1.1.2执行器[2]组态软件。执行器采用台湾Honeywell有限公司的液位作为工业过程四大参数之一,广泛应用ML7420A3055-E型电动调节阀。该电动调节阀于化工、冶金、医药、航空等领域里,对液位的测量采用四线制接线,电源为220VAC,其信号线分和控制效果直接影响到产品的质量,甚至影响生为输入控制信号和阀位输出信号(4-20mA)。产设备的安全运行。1.1.3智能仪表本文以组态王设计监控界面,智能仪表作控控制系统采用了福
5、建百特公司的智能PID调制器开发液位监控系统。节仪表。该智能仪表控制系统主要具有以下功能特点:万能输入信号。仅需要相应的按键设置1系统介绍和硬件跳线设置,就可以在热电阻、热电偶、标准基于组态王的智能仪表液位控制系统采用单信号、霍尔传感器、远传压力表输入信号间任意切输入单输出过程控制,即单回路控制系统。换。多种给定方式内给定调节仪具有本机给定的功能(LSP):可以通过面板直接修改给定值、时收稿日期:2007-09-12作者简介:赵兰(1971-),女,甘肃省玉门市人,硕士,助教,主要研究方向为自动化仪表与过程控制。第4期赵兰,等:基于组态王
6、的智能仪表液位控制系统的设计与实现25间程序给定、RS-485通讯给定。专家自整定为零时的初值。这3种作用可单独使用(微分作算法可带RS-485RS-232Modem隔离通讯接用一般不单独使用)或合并使用,常用的组合有:口或串行标准打印接口。P控制、PI控制、PD控制和PID控制。1.2PID控制算法2系统软件设计PID(ProportionalIntegralDerivative)调节是连续控制系统中应用最多的一种控制调节规律。2.1监控界面设计其本身根据控制对象的动态特性,按需要可以分监控界面主要包含3个部分:液位控制工艺解
7、成P、PI、PD调节模块,而且多数复杂控制(如流程图、PID控制器相关参数设定窗口和液位实串级调节,比值控制)中均采用了PID控制规律。时趋势曲线窗口。在界面上,数字动态实时显示生产实际证明,PID控制能满足绝大多数工业过液位变化;可进行液位给定值设定,并对PID控制[3]程被控对象的控制要求(90%),至今仍然是一器进行参数设置;用户还可以通过实时趋势曲线种最基本的控制方法。窗口观察水箱液位的变化情况,然后对P、I、D参PID控制器的理想化方程为:数进行整定以达到最佳控制效果。控制系统的主t1de(t)界面如图2所示。U(t)=Kp[e(t)
8、+e(t)dt+Td]Ti0dt(1)式中U(t)控制器输出信号,一般为给予受控对象的控制信号;式中e(t)为控制器输入信号,e(t)=
