基于组态的智能仪表液位控制系统
开发先进控制和优化控制的工程软件包。据资料报道，一个乙烯装置投资163万美元实施先进控制，完成后预期可获得效益600万美元/年。从上可以看出能嵌入先进控制和优化控制策略的组态软件必将受到用户的极大欢迎。 4.2 组态王概述
组态王（Kingview）由北京亚控自动化软件有限公司开发的，该软件由中国科技大学学士、清华大学硕士林伟总设计，经数十位工程师历时五年开发成功，是最优秀的国产组态软件，居全国同类软件产销量第一。
组态王是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。应用组态王可以使工程师把精力放在控制对象上，而不是形形色色的通信协议、复杂的图形处理、枯燥的数字统计。只需要进行填表操作，即可生成适合于用户的监控和数据采集系统。可以在整个生产企业内部将各种系统和应用集成在一起，实现“厂际自动化”的最终目标。
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 (1)使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： (a)图形界面的设计 (b)构造数据库 (c)建立动画连接 (d)运行和调试
(2)使用组态王软件开发具有以下几个特点:
(a)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。 (b)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。
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盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2011)
4.3 组态王人机界面开发
熟悉单容水箱的工作原理以后就可以确定在组态王中的变量，由于我们控制的主要内容是单容水箱中的液位，所以水箱液位就可以确定一个变量，设为I/O实型。根据水箱的进水阀设置内存离散的变量，对于其他按钮、水泵、阀门等可根据实际情况添加控制变量。
工程具体开发如下：
(1)打开组态王6.53，启动工程浏览器，建立新工程：
图4-1 工程界面
(2)设备定义
：把
地理上分散的物理硬件在软件上变成集中的逻辑硬件
图4-2设备定义
(3)变量定义：完成想到的变量定义，对于没有的后面过程设计遇到再定义
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(a)
(b)
图4-3变量定义
(4)监控主界面设计：
根据工艺流程和控制方案的要求，添加相应的按钮等图素。
(a)运行报警时间记录是监控软件必不可少的功能，“组态王”提供了强有力的支持和简单的控制运行报警和时间记录方法。
组态王中的报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登陆事件和工
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作站事件。通过这些报警和事件，用户可以方便地记录和查看系统的报警、操作和各个工作站的运行情况。当报警和事件发生时，在报警窗中会按照设置的过滤条件实时的显示出来。我们需要先定义报警组，然后建立报警画面。
(b)数据报表是反应生产过程中的数据、状态等，并对数据进行记录的一种重要形式。是生产过程必不可少的一个部分。即能反应系统实时的生产情况，也能对长期的生产过程进行统计、分析，使管理人员能够实时掌握和分析生产情况。
组态王提供内嵌式报表系统，工程人员可以任意设置报表格式，对报表进行组态。组态王为工程人员提供了丰富的报表函数，实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等。即可以制作实时报表，也可以制作历史报表。另外，工程人员还可以制作各种报表模板，实现多次使用，以免重复工作。
系统监控的主界面如图4-4所示：
图4-4 主界面开发设计过程
(5)动画连接
在开发的界面中双击所需设置命令的图素，会出现动画连接弹出窗口，根据事先定义好的数据变量，在窗口中对该部分可进行设置命令。如水箱动画的连接如图4-5所示：
为了使水箱中的水有动画的效果，点击缩放按钮，弹出缩放链接窗口，点
击“？”，选择事先定义好的“变量\\\\本站点\\液位监控人机界面”，点击“确定”—“确定”，完成水箱的动画连接，如图4-6所示：
5 系统运行及结果
在上位机中打开组态王组态环境，打开“单容水箱液位控制系统”工程，然后进入运行环境，进入本控制系统的监控界面。
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对水箱液位执行设置，待水箱液位稳定后，对系统加扰动信号，通过反复对副调节器和主调节器参数的调节，使系统具有较满意的动态响应和较高的控制精度。
图4-5水箱动画连接
图4-6 水箱动画连接
通过对现场系统数据的采集处理，在组态软件中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。同时通过控制系统，能够在所设计的组态软件监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。
(1) 过程控制中常见PID参数整定方法
从对象的开环响应曲线来看大多数工业过程都能用一阶关兴加纯滞后模型来近似描述，其传递函数如下式(5-1)所示：
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