田 濤，肖東彩，王 偉，鞏鵬飛，馬 偉

(銀川能源學(xué)院，寧夏 永寧 750105)

隨著自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，友好的人機接口已經(jīng)成為廣大工業(yè)客戶的迫切需求，而在項目工程的實際設(shè)計中，如何提供一個直觀、實效、穩(wěn)靠的人機接口，也日益受到工程人員的高度關(guān)注［1］。當前主要有兩種途徑，一種是開發(fā)人員用VC++，VB 等語言編寫復(fù)雜的程序從底層基礎(chǔ)開發(fā)，開發(fā)周期較長，通用性較差;另一種是用工控組態(tài)軟件進行碎片組態(tài)開發(fā)。組態(tài)軟件能夠避開超級深奧、專業(yè)、復(fù)雜的計算機軟、硬件問題，集中精力去解決項目工程問題，依據(jù)工程項目作業(yè)的需求和特點，組態(tài)、配置出高穩(wěn)靠性、高性能和高度專業(yè)化的工業(yè)監(jiān)控控制系統(tǒng)［2］。因此，目前大多數(shù)工業(yè)項目工程都采用后者。

1 控制系統(tǒng)概述

基于組態(tài)王(KingView)的智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計以離心泵流量定值控制系統(tǒng)為例，其中流體流經(jīng)管路部分是被控對象，流量是被控變量，電動調(diào)節(jié)閥是執(zhí)行器，百特儀表(XMA5000)是控制器。流量控制在化工企業(yè)中是很常見的，例如進入反應(yīng)器的原料量，精餾塔的進料量、采出量、回流量等均需要維持恒定。離心泵出口流量控制的目的是要將泵的Q0恒定于某一給定的數(shù)值上。當f(干擾作用)使被控變量(流量)發(fā)生變化偏離給定值時，控制器接受變差信號，進行系列運算，發(fā)出控制信號，執(zhí)行器接受信號，開始相應(yīng)的啟閉動作，控制最終結(jié)果將使流量逐漸回到設(shè)定值［3］。整個控制系統(tǒng)的方案流程如圖1 所示。

1.1 基于KingView 的智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)接線圖

基于KingView 的智能儀表(XMA56UOFDRS485)監(jiān)控系統(tǒng)接線圖如圖2 所示。

1.2 基于KingView 的智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)控制原理

1.2.1 離心泵流量定值控制系統(tǒng)方框圖

智能儀表流量控制采用PC 監(jiān)控系統(tǒng)，其方框圖如圖3所示。

圖1 離心泵流量定值控制系統(tǒng)的方案流程圖

圖2 系統(tǒng)接線圖

圖3 離心泵流量定值控制系統(tǒng)方框圖

整個監(jiān)控系統(tǒng)由XMA56UOFDRS485 百特儀表、PC、流量變送器、流量對象、RS232/RS485 轉(zhuǎn)換模塊、電動執(zhí)行器等組成，其中PC 起顯示、記錄、儲存數(shù)據(jù)功能，百特儀表起控制作用。

1.2.2 離心泵流量定值控制系統(tǒng)原理

將流量信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為4～20 mA 的電流信號，然后送至XMA56UOFDRS485 百特儀表中進行PID 運算，并輸出控制信號去控制現(xiàn)場的電動執(zhí)行器開度，從而改變管路進料流量的大小，使得流量穩(wěn)定到設(shè)定值上［4］。PC 通過RS232/RS485 模塊通訊，基于KingView 工程實現(xiàn)對百特儀表的實時監(jiān)控。

2 智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)主要包含I/O 設(shè)備的連接，數(shù)據(jù)詞典的創(chuàng)建方法，項目工程窗口界面的編輯，圖形動畫鏈接，數(shù)據(jù)實時曲線、數(shù)據(jù)歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、用戶權(quán)限管理，策略組態(tài)，腳本程序等內(nèi)容［5］。

2.1 KingView 對控制器的設(shè)備組態(tài)

本設(shè)計可以實現(xiàn)智能儀表、組態(tài)軟件以及整個系統(tǒng)通迅。

2.1.1 硬件設(shè)置

首先新建項目工程，接著設(shè)備選擇，再選取正確的串口，組態(tài)結(jié)果如圖4 所示。

圖4 設(shè)備組態(tài)

2.1.2 設(shè)置串口

首先設(shè)置串口通訊參數(shù)，再雙擊左邊窗口中的“設(shè)備”、“COM1”。設(shè)置如圖5 所示。

圖5 設(shè)置串口

2.2 KingView 數(shù)據(jù)變量定義

數(shù)據(jù)庫是“KingView”軟件的心臟部分，工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的實況要以動畫的形式模擬在屏幕上，操作人員在計算機前發(fā)出的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中間環(huán)節(jié)，因此稱數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上、下位機的紐帶［6］。

本設(shè)計軟件中所有的變量定義如表1 所示。除PV 值為只讀屬性之外，其余均為讀寫屬性。讀寫“參數(shù)號”參考儀表的通訊協(xié)議。

2.3 智能儀表監(jiān)控系統(tǒng)主界面組態(tài)

離心泵流量定值控制系統(tǒng)主界面如圖6 所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試及PID 參數(shù)整定

本系統(tǒng)針對控制對象特性，運用衰減曲線法和經(jīng)驗湊試法采用PI 控制器進行參數(shù)整定?？刂菩Ч焖佟⑵椒€(wěn)，如圖7 所示。

表1 本設(shè)計軟件中所有的變量定義

圖6 控制系統(tǒng)的主界面

圖7 PI 控制效果

4 結(jié)束語

基于組態(tài)王的智能儀表流量定值控制系統(tǒng)，采用了百特XMA5000 系列智能儀表作為控制器，并以組態(tài)王設(shè)計監(jiān)控界面。該系統(tǒng)控制工藝流程顯示直觀，人機界面友好，易于操作，圖形豐富形象，實時性好，運行穩(wěn)定，維護成本低［7］。并且系統(tǒng)開發(fā)周期短，可移植性強，方便遠程控制，強化了工藝管理，具有良好的工程應(yīng)用價值［8］。

［1］潘海.基于組態(tài)王的水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.科技資訊，2009(9) ：52－53.

［2］王慧.基于MCGS 的液化氣梭式窯操作的計算機仿真［J］.中國陶瓷工業(yè)，2000(1) ：32－34.

［3］王廣云，賈玉景.變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用與水泵流量調(diào)節(jié)［J］.煤礦機械，2007(1) ：154－156.

［4］李紅萍，李藝鴻，賈秀杰，等.基于組態(tài)王的百特儀表監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］.工業(yè)儀表與自動化裝置，2013(4) ：31－33.

［5］徐楠，童敏明，薛夫振，等.基于組態(tài)王的掘進機遠程監(jiān)控系［J］.煤礦機械，2010，31(11) ：70－71.

［6］張海鷗，艾輝，王桂蘭.面向等離子熔積直接制造的工控組態(tài)平臺自動控制系統(tǒng)［J］.機械與電子，2004(3) ：59－62.

［7］葉夢君，胡長暉，張先鶴，等.基于組態(tài)王的水箱液位控制系統(tǒng)［J］.可編程控制器與工廠自動化，2014(3) ：98－101.

［8］湯立剛.基于組態(tài)王的智能儀表溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.山西電子技術(shù)，2013(6) ：19－20.