组态软件中控制算法的研究应用

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1、组态软件中控制算法的研究应用摘要：组态软件以其系统高适配率、高可靠性、短开发周期及低研发经费等优点，正逐渐广泛应用于工控系统的各个领域。本文以研究更方便、能更好应用于实际控制中的控制算法模块为出发点，针对工程实际应川情况，讨论了PTD控制及模糊控制这两种算法模块的设计及实现。采用ActiveX技术，以VB为编程语言进行算法模块的界面和功能的设计。关键词：组态软件；组件设计；PTD控制；模糊控制—、引言组态软件是计算机技术与控制技术发展的产物，随着以工业PC为核心的自动控制集成系统技术的日趋完善，组态软件越来越多的应用于工控系统的各个领域

2、。组态软件在过程控制系统中完成数据采集和处理、存储、显示等方面优势明显，因此有必要对组态软件中过程控制算法模块进行研究和开发［1］。工业控制中，FIX.INTOUCH等均是组态软件中的优秀代表，它们提供了丰富的图像显示，数据库处理，对象连接等数据管理功能，为使用者提供了极人的方便，但其本身并不具备控制组态功能,仍需单冋路调节器和可编程控制器等下位机来实现［2］。为进一步简化工程人员的工作量，减少重复性工作，笔者提出开发通用控件来实现工程屮常用控制策略的功能。1=1前市场上普遍使用的国内外组态软件产品都支持通用控件的嵌入使用，因此工程人员

3、只需在所使用的组态软件中插入这些控件,按照实际控制要求使用其组建各口的控制策略，避免了重复性的软件编制丄作，更有效地加快了项目的开发进程。二、组态软件控制算法的实现将控制算法设计成控件的形式，在组态软件中嵌入使用，其数据传输是程序内部的数据通讯，实时性好。为了实现算法组件的通用性，把控制算法定义在ActiveX控件中，只提供这些算法控件的接口，在执行控制策略的画面中，用户只须调用这些算法控件，输入必要的参数和数据连接，即可方便快捷地完成相应的控制策略。针对工程的实际应用情况，本文主要讨论PID控制、模糊控制这两种算法模块的设计和实现。采

4、用ActiveX技术，以VB为编程语言进行算法模块的界面和功能的设计。(-)PID控制算法模块釆用计算机实现的数字PID算法，由于软件系统的灵活性，使算法得到了进-步地修正和完善。PID控制算法的种类很多，应用场合的不同，对算法的要求也有所不同。主要有位置式PID控制算法、增量式P1D控制算法和积分-分离式PID控制算法［3］。设计P1D控制算法组件界而如图2-1所示。山于算法用在工程实际中的控制对象不同，所配置算法的比例系数、积分系数、微分系数三个参数和控制的初始值不同，所连接的检测装置和控制执行装宜也不同，这些参数需耍用户根据口己的

5、实际情况进行设置。因此，在控件中将这些参数设置成控件的屈性，通过文本框山用八给屈性赋值并显示检测值和控制量的输岀值。在VB中读取属性值用Get过程，给属性赋值用Write过程。这两个过程是在为控件添加属性时VB自动创建的，只需在其中加入赋值语句。如通过文本框给控制对象赋初始值可以通过如下语句实现：PublicPropertyGetSP()AsVariantSP二Textl.TextEndPropertyPublIcPropertyLetSP(ByVaivNewvalueAsVariant)Textl.Text=vNewv

6、alueProper!yChanged"SP”EndProperty该程序中propertyChanged“Sp”不可缺少，调用PropertyChanged过程时控件创建了一个WriteProperties事件，用八町以给PropertyBag对象中写入屈性的新设置并存盘，使该屈性永久化，以保证用户在设计程序时可使用控件的属性设置。PrivateSubUseControluTites(PropBagAsPropertyBag)PropBag.WriteProPerty"SP”Textl.TextEndSub当控件需耍读取其存储属性时，

7、创建一个ReadPropertios事件，在此事件处理程序中可使用Readproperty方法，将属性值读到文本框中显示。PrivateSubUseControl^ReadProperties(ProPBagAsPropertyBag)Textl.Text=PropBag.ReadReadPerty("SP”)EndSub在控件的设计中将具体的PID控制算法设计成控件。过程控制的特点是实时采集检测信号调节控制输出，因此在控件屮加入时间函数，定时调用控制算法，根据采样检测信号算出输出控制量，赋给相应的属性。在此应注意设定时间函数的采样时间

8、间隔。时间间隔A短，计算机计算量大，负荷较重，月.系统存在响应时间，若输出变化量大，易引起超调和振荡；若时间间隔太长，输出变化慢控制缓慢，系统调节时间长。在PTD算法模块屮设计了三个PTD算法函数分别实现位