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1、!(!9#$%&()*+9,%-9学 报收稿日期!&!(!修回日期!&!,(#作者简介!刘振宇!()#$#男!汉#山西汾阳人#讲师#在读博士#主要从事控制理论与控制工程研究$基金项目!山西农业大学科技创新基金项目!$!)!文章编号!(*#(+(&(!*!(!+,!基于O0 N Y组态软件开发水位控制系统的研究刘振宇!山西农业大学 工程技术学院#山西 太谷!,!+!(摘要!根据过程控制实验的需要#采用O0 N Y组态软件开发三只水箱水位控制实验装置#并利用智能调节仪进行下位数据采集#通过实验证实实现了良好的测控效果$关键词!O0 N Y%智能调节仪%水位%测控中图分类号!6/,(%&文献标识码!
2、5 H#(2+*#.#(*#0);&*%G#-U/*%P%4%0D/&%,#(N.)!N#(*#/(,.#(*#0%(%/*%,);&*%G8:0D&3(,E=!./0 0 1)1/2%)%1 1*%)$%?8 1+#%/0/)7#$%&()*+4 0 5 4*$0,%-1*6 5 7#8$)4#$%&!,!+!(#.#%$2:&*/3*&B 9:8 HG O0 N Y!O G J?G I9 H0 G?I G MN 8 8 I 9?8 HY;:?8 E9 9 Q?G2 G?I G M:;:?8 EG KL 9?8 I M 8 P 8 M K G I?F I 8 8L 9?8 I?9 :L 9:
3、I 8:8 9 I 2 F 8 H9 HH 8 P 8 M G=8 H c5 H9=M J 2 9?J G 9 Q?G E 9?J G 2 G?I G M 9=9 I 9?Q:K G IH 9?9=I G 2 8:J S:F G L 8 H9S G G H=8 I K G I E 9 2 8 c6%;2 G?I G M 9=9 I 9?Q:%T 9?8 I M 8 P 8 M%6 8:?J S9 H2 G?I G M M J S在工业生产中#大多数过程是非线性的$对于非线性程度不高的过程#可以当作线性过程处理$要控制好极端非线性过程#则相当困难$在%过程控制&教学中#对三个相互连通的不规则形状
4、水箱水位进行测控处理并分析#就属于极端非线性控制($该系统传统的开发手段是采用单片机等控制设备设计#但如果采用组态软件开发该系统则可以实现多次开发)适时采集监控等功能$该测控系统主要有两种设计途径*一是采用C B)C 0等可视化工具从低层开发+二是利用工控组态软件进行二次开发$但由于C B)C 0开发难度大#开发周期长#因此大多工程项目的开发都采用工控组态软件来实现$组态软件国外有美国的b _ g系列产品#澳大利亚的T _ l 0 4#国内有组态王)O0 N Y)世纪星)开物等$国内软件开发比较晚#但吸取了其他组态软件的优点#采用了最先进的设计理念#所以可以与国外的组态软件相媲美#同时在价格上
5、是国外软件的(,!(,+$其中北京昆仑公司的O0 N Y就是重要的组态软件之一#该软件曾开发上海东方明珠电视塔消防控制系统)北京西客站灯光电源控制系统)北京中央电视台消防供水系统等著名工程$=O0 N Y&%(概述=特点及组成O0 N Y&%(!O G J?G I9 H0 G?I G MN 8 8 I 9?8 HY;:?8 E是一套基于T J H G L:平台的#用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统#可运行于O J 2 I G:G K?T J H G L:)&,)+,O 8,4 6,!等操作系统$O0 N Y提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台#能够完成现场数据采集)实时和历史
6、数据处理)报警和安全机制)流程控制)动画显示)趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能($O0 N Y&%(软件系统包括组态环境和运行环境两个部分$组态环境相当于一套完整的工具软件#帮助用户设计和构造自己的应用系统$运行环境则按照组态环境中构造的组态工程#以用户指定的方式运行#并进行各种处理#完成用户组态设计 的 目 标 和 功 能$两 部 分 互 相 独 立#又 紧 密 相关,(#如图(所示$图(O0 N Y软件系统结构图B$%(6 F 8:?I Q 2?Q I 8G KO0 N Y:G K?:;:?8 E=?运用O0 N Y J =建立运行程序的一般过程!(启动O0 N Y组态环境#建立工
7、程项目$!进行设备配置$设备配置的目的是实现上下位机通讯#即实现计算机与智能仪表之间的连接$通过设备窗口配置数据采集与控制输出设备#注册设备驱动程序#定义连接与驱动设备用的数据变量$!,构造数据库#在实时数据库窗口建立新的数据库文件$要求与设备要求的数据库一致#该窗口定义不同类型和名称的变量$作为数据采集%处理%输出控制%动画连接及设备驱动的对象#!$制作图形画面$在用户窗口实现#主要用于设置工程中人机交互的界面$诸如&生成水位变化的动画显示画面%报警输出%数据与曲线图表等$如图所示#图水箱水位组态画面B$%6 F 8H J 9 S I 9 EG KL 9?8 I M 8 P 8 M K G
8、IL 9?8 I?9 :!&在主控窗口建立新工程#主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口$负责调度和管理这些窗口的打开或关闭#主要的组态操作包括&定义工程的名称$编制工程菜单$设计封面图形$确定自动启动的窗口$设定动画刷新周期$指定数据库存盘文件名称及存盘时间等#!*定义动画链接#动画链接是将动画与数据库变量建立联系$当数据库变量发生改变时动画就可以表现出来#即当水箱中水位发生变化时$动画可以适时显示#!#运行与调试#当以上步骤完成以后$先进行组态检查通过后就可以进入运行环境调试#?水箱水位控制系统的组成三水箱水位控制系统是为了研究 过程控制(实验中的/_ 3控制%串级%解耦等实验设计的
9、系统$该系统由上位机和智能调节仪两部分组成#上位机由四个画面组成$实时数据采集$历史数据记录$运行动画$通讯状态组成#O0 N Y通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换#包括数据采集和发送设备指令#设备驱动程序是3 X X!动态连接库文件$设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序$将设 备 运 行 状 态 的 特 征 数 据 采 集 进 来 或 发 送 出 去#O0 N Y负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序$将数据传送到工程中的各个部分$完成整个系统的通讯过程$设备关系如图,所示)$!*#下位机由宇光5 _ +!+智能仪表构成$实现对水位数据的采集和控制#宇光智能仪表是利用1 Y
10、,+1 Y$+&和上位机进行通讯的人工智能工业调节器$该设备构件用于O0 N Y操作和通过串行口读写仪表的数据#根据实际应用的需要来正确设置仪表的各项参数$也可通过本构件的设备命令设置仪表的部分参数)#*#图,上下位机组成结构图B$%,6 F 8:?I Q 2?Q I 8G KF G:?2 G E=Q?8 I9 H E 9 J 2 G E=Q?8 I:;:?8 E?=属性设置要使O0 N Y能正确操作宇光,智能仪表$先设置该构件的属性)+*&!(仪表的地址$必须和仪表5 H H I参数设置一致#!用于设置仪表的输入范围#!,设置仪表的Y C值方式$不设置Y C值表示只读Y C值$自动设置Y C
11、值表示写Y C#!$设置仪表的/值方式$不设置/值表示只读/值$自动设置/值表示写/#!&设置数据的小数点位置$必须和宇光仪表的小数点位置参数一致$因宇光仪表在通讯过程中传递的数据不带小数点$上位机通过此参数设置值来确定数据的大小#?设备命令宇光智能仪表可通过设备命令实现其全部通讯功能$其命令格式如下)+*&1 8 9 H!0 E H$/C$Y C$/$H 9?&读取仪表的/C值$Y C值$/值$3 9?值#0 E H为命令代号$/C为存储读取的/C值的变量$Y C为存储读取的Y C值的变量$/为存储读取的/值的变量$3 9?为存储读取的3 9?值的变量$3 9?值的含义由0 E H的值决定#
12、T I J?8!0 E H$3 9?&写仪表的3 9?值命令#0 E H为命令代号$3 9?为写入的数据$3 9?值的含义由0 E H的值决定#0 E H的值需要根据试验结果进行标定和修正#0 E H的值包括&Y C+Y?8/!上限报警%Z _ 5 X!给定值+程序段%X G 5 X!下限报警%H Z5 X!正偏差报警%H X 5 X!负偏差报警%H b!回差%0?I X!控制方式%O&!保持参数%/!速率参数%?!滞后参数%0?_!控制周期%Y!输入规格%H _/!小数点位置%H _ X!下限显示值%H _ Z!上限显示值%0 0!冷端补偿%Y 2!传感器修正%G/(!输出方式%!G/X输出
13、下限%G/Z!输出上限%0 b!系统功能选择%B 9 Q H!波特率+程序运行控制字%5 H H I!通讯地址%H X!数字滤波%I Q!运行参数%X G 2!参数封锁 等#?设备命令的实现方法O0 N Y运行策略的设备操作构件实现$具体操作如下&!(在运行策略中新建一个用户策略-!在策略工具箱中选取设备操作构件-!,在设备操作构件的属性页选取执行指定设备命令$在其后的输入框中输入设备命令$即在脚本程序中执行如下函数实现Y 8?3 8 P J 2 8!3 8 P 4 9 E 8$3 8 P =$0 E H Y?I&按照设备名字对设备进行操作#!下转第+#页$+!山 西 农 业 大 学 学 报!
14、*!(图#!g方向的应力最大!最小值!B$%#6 F 8E 9 U J E 9 M 9 HE J J E 9 M:?I 8:P 9 M Q 8J gH J I 8 2?J G 料性质中输入材料密度数值!如果不输入密度!则将不会产生重力效果!这一点也是很多人模拟自重失败的原因之一在输入 加 速 度 时!其 方 向 应 与 实 际 的 方 向 相 反#*$!因 为54 Y i Y将重力以惯性力的方式施加%!结!语从以上分析可看出!利用54 Y i Y分析软件!在合理建模!正确加载与约束下!可以有效快速地对结构进行深入分析研究!可对多种工况进行快速的分析而得出结果!以使寻找结构受力状态下规律变化成为
15、可能!这是解析法等方法难以做到的!设备的结构越复杂!越能显示出其优越性%参考文献#($刘鸿文c材料力学#O$c北京&高等教育出版社!()c(,*($!c#$武江传c54 Y i Y在结构分析中的应用#$c连云港化工高等专科学校学报!(&,(&),(c#,$博嘉科技c有限元分析软件#O$c北京&中国水利水电出版社!c(#,c#$王瑞!陈海霞!王广峰c54 Y i Y有限元网格划分浅析#$c天津工业大学学报!($(&+(!c#&$叶先磊c54 Y i Y工程分析软件应用实例#O$c北京&清华大学出版社!,&,&,+c#*$刘朝辉!柳翼!李秩鹤c54 Y i Y在结构稳定性中的应用#$c湖南工程学院
16、学报!(!,&c!上接第+$页?A设备调试设备调试在n设备调试n属性页中进行!以检查和测试模块是否正常工作!在进行调试前!要先接好模块电源和串行通讯线!把模块地址)波特率和各种参数设置正确)5 H H I参数必须和模块地址一致!串口号)波特率)数据位位数)停止位位数)校验方式必须和父设备的设置一致!打开主机即可调试%注意&对通讯状态通道调试时!通道值一列显示设备通讯状态!表示通讯成功!(表示通讯失败%对模拟量输入通道调试时!通道值一列显示模拟量输入通道的实际测量值%对模拟量输出通道调试时!通道值一列输入要输出的值%(,结语采用O0 N Y开发三水箱水位控制系统!是模拟现代工业生产过程中对液位进
17、行测量)控制!观察其变化特性!研究过程控制规律的试验系统!具有过程控制的动态过程一般特点 大惯量)大延时)非线性(%经过长期实验!运行稳定!数据采集准确可靠!为理论分析过程控制实验的实现奠定了基础%参考文献#($金以慧c过程控制#O$c北京&清华大学出版社!&(!,(+*c#$O0 N Y参考手册#O$c北京&北京昆仑通态自动化软件科技有限公司!,&*!()*c#,$O0 N Y用户指南#O$c北京&北京昆仑通态自动化软件科技有限公司!,&(,(+!c#$新型智能电动调节阀手册#O$c上海&上海万迅仪表有限公司!,&+(+c#&$磁力驱动泵说明书#O$c上海&上海凯仕制泵有限公司!,&*+c#
18、*$XTNi涡轮流量传感器说明书#O$c上海&上海虹益仪器!,&(!,!c#$常健生c检测与转换技术#O$c北京&机械工业出版社!()#&+!(!c#+$5 _全通用人工智能调节器说明书#O$c上海&上海万迅仪表有限公司!,&(,&,c#+!*!成全等&54 Y i Y软件对于结构自重的模拟基于MCGS组态软件开发水位控制系统的研究基于MCGS组态软件开发水位控制系统的研究作者：刘振宇，LIU Zhen-yu作者单位：山西农业大学,工程技术学院,山西,太谷,030801刊名：山西农业大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF SHANXI AGRICULTURAL UNIVERSIT
19、Y(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2006，26(1)被引用次数：6次 参考文献(8条)参考文献(8条)1.金以慧 过程控制 20022.MCGS参考手册 20033.MCGS用户指南 20034.新型智能电动调节阀手册 20035.磁力驱动泵说明书 20036.LWGY涡轮流量传感器说明书 20037.常健生 检测与转换技术 19978.AI全通用人工智能调节器说明书 2003 相似文献(1条)相似文献(1条)1.期刊论文 庄朝基.ZHUANG Chao-ji 过程控制系统网络实验设计-实验科学与技术2008,6(2)远程网络实验是一种以网络为传播媒介的新型实
20、验教学种类,它拓展了实验教学区域,使不具备实验场地或实验设备地区的学生,也能通过网络进行相关实验.文章以为例,介绍了应用MCGS工控组态软件,实现过程控制系统远程网络实验的设计方法.引证文献(6条)引证文献(6条)1.杨铨 基于组态王软件设计的单容水箱液位定值远程监控系统期刊论文-中国科技博览 2010(1)2.杜菲 MCGS软件在测控专业实践教学中的应用期刊论文-考试周刊 2010(4)3.马天兵.张新 基于MCGS组态软件的电梯监控系统设计期刊论文-起重运输机械 2009(3)4.杜菲.张新 基于MCGS组态软件的自动车库门控制系统设计期刊论文-起重运输机械 2009(2)5.郝莹.王超.霍俊婷 基于MCGS组态软件的动态矩阵控制综合性实验期刊论文-实验室研究与探索 2008(7)6.安国平 基于MCGS的分布式锅炉中央监控系统开发学位论文硕士 2006 本文链接：http:/