过程控制系统范文1
Abstract: The so-called process control system refers to the realization of automatic control of production process of system. As stated in the introduction, in petroleum, chemical production process, generally includes the content of automatic detection, automatic protection, automatic regulation and automatic controlling. Automatic detection system can complete "understanding" production task; Signal interlocking protection system could only take safety measures when process conditions are into some kind of limit state to provent production accidents. Automatic control system can be only predefined procedures in accordance with the operation of a cyclical or regularity, only automatic adjustment system can automatically eliminate all sorts of interference factors on the influence of process parameters, that they remain in prescribed numerical to ensure production in normal or the best maintain process operation condition.
关键词：过程控制；自动调节；程序控制
Key words: process control; automatic regulation; program control
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0058-01
1 自动调节系统的组成
自动调节系统是在人工调节的基础上产生和发展起来的，自动调节系统的组成包含三部分：
1.1 测量变送器 测量实际液位高度并将其转换成统一的标准信号。
1.2 调节器 接收变送器送来的液位信号，与事先设定好的工艺希望的液位值即给定值进行比较得出偏差，然后根据一定的运算规律进行运算，然后将运算得出的调节器命令用统一标准信号发送出去。
1.3 执行器 通常指调节阀，它和普通阀的功能一样，只不过它能自动地根据调节器送来的调节命令改变阀门的开度。
2 自动调节系统的分类
2.1 定值调节系统 所谓定值调节系统就是给定值是恒定的调节系统。在工艺生产中，如果要求调节系统的被调参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求工艺参数的给定值不变，那么就要采用定值调节系统。在定值调节系统中，引起被调参数波动的原因是各种干扰，对于这类调节系统，设计分的重点是在存在干扰的情况下如何将被调参数控制在所希望的给定值上。石油、化工生产中大多数调节系统属于这种类型。
2.2 随动调节系统（或称自动跟踪系统） 随动调节系统即给定值不是固定的，是随时间不断变化的，而且这种变化不是预先规定好的，即给定值是随机变化的。随动调节系统时目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。比如各种变送器均可看作是一个随动调节系统，它的输出应严格、及时地随输入而变化，再比如后面将要介绍的比值调节系统、串级调节系统中的副回路都是随动调节系统的一些例子。
2.3 程序控制系统 这类系统的给定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即生产指标需按一定的时间程序变化。近年来，随着微机的广泛应用，为程序调节系统提供了良好的技术工具与有利条件。
3 自动调节系统的过渡过程
当调节系统受到外界干扰信号或给定值变化信号时，被调参数都会被迫离开原来的平衡状态而开始变化，只有当调节作用重新找到一个合适的新数值来平衡外界干扰或给定值的变化时，此系统才可处于新的平衡状态。因此，调节系统的过渡过程实际上是：当调节系统在外界干扰或给定干扰作用下，从一个平衡状态过渡到另一个新的平衡状态的过程，它是一个调节系统的调节作用不断克服干扰影响的过程。
自动调节系统的过渡过程直接表示了调节系统质量的好坏，与生产中的安全及产品产量、质量有着密切的联系，因此研究过渡过程具有相当重要的意义。
4 自动调节系统的静态与动态
自动调节系统的过渡过程包括了静态与动态。把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
当一个自动调节系统的给定和外界干扰恒定不变时，整个系统就处于一个相对的平衡状态，系统的各个组成环节如调节器、调节阀、变送器等都暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态就是上述的静态。注意这里所指的静态与习惯中所讲的静态不同。习惯中所说的静态都指静止不动，而在自动化领域中的静态是指各参数（或信号）的变化率为零。如果一个系统原来处于相对平衡状态即静态，由于干扰的作用，破坏了这种平衡。被调参数就会变化，从而使调节器等自动化装置也就会改变调节作用以克服干扰的影响，并力求使系统恢复平衡状态。从干扰的发生，经过调节，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之中，这种状态就称之为动态。
在研究调节系统的过渡过程时，虽然研究其静态是重要的，但研究其动态更为重要。因为在干扰引起系统变动后，需要知道系统的动态情况，即被调参数是如何运动的，并搞清系统究竟能否建立新的平衡和怎样去建立平衡，干扰作用总是会不断产生，调节作用也就不断地去克服干扰作用的影响，所以自动调节系统总是处在运动状态之中，而静态或平衡是暂时的，因此，研究自动调节系统，重点要研究过渡过程的动态。
5 分析自动调节系统常用的干扰形式――阶跃干扰
过程控制系统范文2
关键词:制造工业自动化控制过程控制系统
自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用, 是自动化技术的重要组成部分。
1、过程控制系统的特点
(1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。
(2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。
(3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰富。
2、工业中过程控制系统的主要应用
2.1 自动检测系统
利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。
2.2 自动信号和联锁保护系统
自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示)
2.3 自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。
2.4 自动控制系统
利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。
3、过程控制系统的组成
3.1 检测元件
该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。
3.2 控制器
将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。
3.3 执行器
该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。
4、过程控制系统中的闭环控制系统
按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。
4.1 闭环控制系统的优缺点
闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。 其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。
4.2 闭环控制系统的主要类型
根据设定值分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统。
(1)定值控制系统,其特点是设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。
作用为克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数值上。
(2)随动控制系统 ,其特点为设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
(3)程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其分析研究方法与随动控制系统相同。其特点为设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。
5、过程控制系统的性能指标及要求
过程控制系统的常见信号有:阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。我们在生产中使用最频繁的就是阶跃信号,其数学表达式为:
当A=1时称为单位阶跃信号。其特点是易产生,对系统输出影响大,便于分析和计算。在阶跃信号作用下,被控变量随时间的变化表现的形式有:发散振荡过程,非振荡衰减过程,等幅振荡过程,衰减振荡过程,非振荡发散过程。
通过以上的陈述不难看,过程制造系统在我国各行各业已经有了十分广泛的应用,并且技术也在日趋成熟。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈, 产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足这些更高的要求,做为工业自动化的重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。
[2]李友善主编.自动控制原理.国防工业出版社,2001.
[3]吴勤勤等编着.控制仪表及装置.化学工业出版社,2002.
过程控制系统范文3
图书馆过程系统解析
图书馆过程系统的涵义。图书馆过程系统控制与管理重点研究图书馆系统中各个层次和各个功能系统之间的相互联系和作用，形成合理的组织结构与功能结构，以便能够将系统进行集成，按照一定的目标进行优化。按过程流可分为信息流、控制流、工作流、资金流、物流等。自下而上反馈信息流从服务、业务到管理层，自上而下控制流则贯穿各个流程的人流、物流，将图书馆各个部分有机地组织起来，掌握业务与服务过程中的重要信息及对业务、服务的功能和过程进行优化。图书馆过程系统的管理以知识经济为背景；以知识管理系统为集成平台；以服务对象最满意、图书馆及社会效益最大、创新最快为主要优化目标，来完成图书馆的和谐。
图书馆过程系统研究的内容体系。图书馆过程系统体系结构上可分为宏观―介观―微观三个层面，宏观指整个图书馆行业层面，介观指某个图书馆层面，微观指单元图书馆内部各系统层面。体系结构的划分依范围而定，单元图书馆也可分为宏观―介观―微观三个层面。图书馆过程系统活动由两个部分活动组成：分析图书馆问题内容，着重从决策者的角度弄清显示在图书馆中的问题网络，即图书馆过程系统问题分析；解决问题，着重从图书馆专业角度提出和分析图书馆各种问题解决的途径，即图书馆过程系统问题的控制与管理。
图书馆过程系统控制与管理的研究方法。图书馆过程系统的控制与管理就是从图书馆工作的目标出发，在对图书馆系统分析、优化目标的指导下，将图书馆的各个部分有机地组织起来，进行集成，形成合理的层次结构和功能结构，使整个系统能适应环境，发挥最优功能。对图书馆整个系统中的人流、物流、信息流、资金流等进行组织、计划、协调、设计、控制与管理，对系统进行综合集成和整体优化，实现图书馆各类资源的合理配置与有效服务。图书馆过程系统的集成范围包括图书馆与环境的综合集成、图书馆与图书馆的综合集成、管理与技术的综合集成，最终以信息的综合集成为平台，信息的综合集成是过程系统控制的基础，将控制与管理衔接起来，由决策层落实到服务与业务层，在综合集成的基础上，实现图书馆的整体优化。
从理论上，用过程系统工程的观点对图书馆进行分析，通过对人力、环境、设备、流程、检测、控制等影响过程系统各个因素的输入变量的综合分析与研究，按照规定的图书馆过程系统特性和目标，进行模拟与优化，得出如信息获取率、咨询满足率等输出变量，确定图书馆业务的最佳流程及其各子系统的功能和关系，通过调优，改变图书馆的层次结构和功能结构，使图书馆过程系统按规定的目标实现最优组合。但与其他行业过程系统相比较，人们对图书馆过程系统认识和研究的方法与手段存在局限性。现实的图书馆过程系统本身有特定的结构、行为、功能，在特定的环境、技术发展水平下，影响图书馆过程系统的因素存在很大差异，在面临新的环境、新的形势和任务时，对图书馆过程系统的控制与管理出现了混沌与冲突现象。因此，运用系统理论、控制理论、管理学、信息科学、运筹学等来认识、解读、研究图书馆，使图书馆在管理上更加和谐。
图书馆过程系统控制与管理分析
图书馆过程系统的管理围绕着过程为核心展开。客观事物总是处于不断的发展变化之中，它从一个状态推移到另一个状态，这一推移就称为过程，这里“过程”一词已从过去只意味业务过程扩展到分析、组织到控制等过程，其处理对象也不仅是物质流、能量流，还扩展到信息流、资金流及人员流。在图书馆的业务与服务中，一切活动都可以看作是过程，过程在图书馆中是业务与服务活动的基本形式，每一个过程中都可能包含许多其他过程，一个过程的输入通常是其他过程的输出。影响图书馆过程系统的因素有人力、设备、信息资源，业务、服务数据采集反馈技术，过程建模、分析、目标预测、优化控制技术，资源、环境、需求的监控、行为等。（1）过程开发。过程开发是把现代科技成果、技术与管理理论适宜地运用到图书馆的必要步骤。随着社会环境与服务环境的改变，复合型图书馆已逐步形成，管理理念、服务理念、业务流程等都应以新的概念出现。（2）过程设计。由于竞争日益激烈，图书馆仅有一般的创新能力是难以保证其持续发展的，为此，图书馆必须有目的地引导管理创新、技术创新、技术合作及技术引进，并将它们进行集成，形成图书馆的核心能力。（3）过程控制。经过过程系统从组织到设计，在整体优化的目标下，对设计后的过程程序化，采用有效的监控方法实施控制，保持过程设计的成果，使过程设计保持运行在新的水平上，且控制活动本身就是一个过程。
用控制来保持管理的成效。控制是过程系统管理流程的最后一个阶段，作用是对组织、计划、协调、设计取得改进成果的保持，防止过程再回到改进前的状态。控制的方法有统计控制、逻辑控制、反馈控制等。依托ISO9000、TQM质量管理，很多图书馆花费大量的人力、物力围绕着人流、物流、信息流来进行业务流程再造等过程改进，其思想以适应服务对象为主导，使管理在层次结构上更简明化、扁平化，功能结构上更集成化，形成图书馆新的层次结构和功能结构，营造能适应服务对象的快速反应的服务环境。图书馆过程系统的管理由组织、计划、协调、设计到控制，控制是管理流程的最后一项，是管理流程最重要的一个环节，管理必须在受控的情况下进行。由于目前图书馆评价指标的匮乏，指标更新及指标量化速度慢和控制技术的滞后，造成评价、检测与控制信息流的不畅，形成管理上的不和谐。
控制与时实优化相辅相成。虽然在过程设计时已经进行了优化，但在将按照设计成的流程运行时还需进行过程优化，这是因为在实际操作过程中有许多因素都会使实际的最优点偏离设计的最优点，且在整体优化的目标下优化本身就具有多目标决策性。由于各个流程的稳态过程只是相对的、暂时的，实际过程中存在各种各样的波动、干扰以及条件的变化，因而过程的动态变化是必然的、经常发生的。归纳引起波动的因素主要有以下几类：①计划内的变更；②过程本身就是不稳定的；③意外事故等。以上种种波动和干扰都会引起原有的稳态过程和平衡发生破坏，而使系统向着新的平衡发展。由于系统是动态的，其结构是运动的，联系是过程中的联系，稳定是交换中的稳定。所以控制在管理活动过程中的作用绝不局限于保持现状，在控制中可以发现过程中的很多质量缺陷，是优化的基础，在控制中不断发现问题、解决问题，包括实时检测与控制本身的偏差，问题解决了，过程的变异也就减小了，质量就提高了。因此，通过一段时间的过程控制，对这些新发现的问题再寻找过程变异的原因，掌握优化的范围，确定改进的流程。如评价系统、控制活动、控制技术、控制方法应及时调整、更新，以保持控制的动态性和实时性，消除异常原因，进行实时优化，在一定范围内改变图书馆的组织结构与功能结构，以适应发展的需要。所以控制与实时优化密切相关，相辅相成。
控制与管理一体化。实施控制与管理一体化，创新性逻辑思维与定量分析相结合；静态建模与动态分析相结合，自下而上和自上而下地集成与管理，在创新理论的基础上实现图书馆系统的综合集成与整体优化。图书馆系统的集成按管理的系统集成来说有组织的集成、业务流程的集成、运行机制的集成、管理模式与管理方法的集成等。系统的集成无处不在，有的系统的集成是按照已有的系统或者集成的模式进行的，有些系统的集成创造了新的系统或系统功能，即系统集成创新。集成创新应支持多种集成方法，从创新的基本内涵来看，集成创新包括战略创新、技术创新、组织创新、文化创新、制度创新、环境创新、全员创新、全时创新、全方位创新等。通过控制与管理一体化，图书馆把已有的新知识、新技术创造性地集成起来，以系统集成的方式创造出新的服务方式、新的管理模式、新的业务流程，在防止集成过度的情况下，完成集成创新，以满足不断发展的新需求。随着创新理论与实践的深入，以及环境的变化，图书馆信息获取与服务的网络和其他方式无论如何发达，也无法完全获取和满足服务对象的全部信息，因而也无法完全满足服务对象的多样化、个性化需求，为此集成必须打破行业边界，让服务对象更多地参与和整合到图书馆的创新体系中来，使他们成为重要的创新源，以便更好地满足他们的需求，改变原来的观念、行为、制度、评价等，与现代化技术相结合，使图书馆在发展的过程中不断找出“软”系统与“硬”系统的接口部分，掌握集成的层次、广度和深度，体现综合效益，实现管理上的和谐。
参考文献：
1．杨友麒、成思危：《现代过程系统工程》，化学工业出版社，2003年版。
2．王成恩、王宏安、蔡晨、王群：《过程系统综合集成技术》，科学出版社，2003年版。
过程控制系统范文4
关键词：仿真实验；组态王；MATALB；动态数据交换；过程控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02
《过程控制工程》、《自动控制原理》等课程都涉及到过程控制方面的知识，都是自动化专业的应用性和实践性很强的专业必修课，许多重要的概念和方法只有通过实验才能更好地理解和掌握，实验就是这些课程的一个必不可少的重要环节。但是目前由于各种自动化仪表和过程控制系统实验装置价格昂贵，学校不可能购置大量先进的设备来满足实验教学的要求。开发仿真教学软件不仅能弥补实验设备数量和质量上的不足，还可以节约大量资金，节省宝贵的实验时间且危险性小。本文利用组态王良好的界面系统和MATLAB的强大数据运算能力进行设计，以真实的被控对象为原型，用逼真的画面再现被控对象，展现整个控制过程，给学生提供一个多角度、多层次观察仿真过程的可视化人机交互环境，学生可以直接在组态王界面上选择需要的控制策略并修改各个仿真参数，系统可以形象地显示出仿真控制结果。开发软件采用组态王和MATLAB，开发出的仿真系统可用于上述课程的实验教学和课堂演示，也可作为研究各种控制系统和复杂控制算法的实验平台[1]。
1 仿真系统设计思想
组态王是一套基于Microdoft的各种32位Windows平台的全中文组态软件。借助于它的强大界面功能，可生成画面丰富而生动的多媒体画面，利用其可视化的画面制作技术，可实现各种满足要求的仿真界面。但组态软件在复杂的数值计算和分析方面显得力不从心，难以实现复杂的控制策略。MATLAB 语言以矩阵和向量为基本数据单位，提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、便捷的与其他程序接口，高效率的复杂算法等[2]。同时，MATLAB语言还配备有各种各样的工具箱，解决许多特定的课题和数学建模问题，如数值计算、算法预设计与验证、模拟与数字通讯、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等。拥有大量稳定可靠的算法库，但编写界面的功能较差、没有提供与计算机硬件的接口、无法进行端口操作、不能实现实时监控等。工控组态软件和MATLAB各有优缺点，利用动态数据交DDE（Dynamic-Data-Exchange）通讯协议进行数据交换，则可将组态王良好的画面显示技术MATLAB的优秀计算功能结合起来，即用MATLAB中的Sinmulink进行模型计算和仿真，将仿真结果发送到由工控组态软件组态王生成的仿真界面上，动态地显示仿真结果。仿真系统的构成如图1所示。主要包括：
显示模块：主要是基于组态软件的图形设计，使系统的操作较为人性化，便于对系统的监控，主要以流量、压力、物位，温度四大工业参数的化工厂生产装置为控制对象。
数据处理模块：以MATLAB为后台的数据处理，依赖于MATLAB的强大数据处理能力，来实现控制对象，控制器的仿真，再能过DDE通信把结果数据输送到组态王界面显示。
输入输出模块：主要是能过显示界面来操作，系统的主页面提供仿真的一些控制系统的选择和参数的设定，这些数据输入会存放到组态软件的数据库里，等待系统调用，使用起来方便直观。
2 仿真系统设计
2.1 仿真系统内容
设计以PCT系列过程控制工程实验装置为原型，仿真的基本内容包括：（1）控制器仿真：P控制器、PI控制器、PID控制器；（2）被控对象：带延迟环节、非线性环节、离散线性；（3）控制算法：单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制；
仿真的内容可以根据课程的需要和实验项目进行扩展。仿真操作界面为中文Windows通用操作界面，包括仿真项目选择、PID控制参数设定、实时曲线、历史曲线、报表生成、自动和手动控制；选择仿真的“启动/停止”按钮可以控制仿真的开始和结束。仿真系统主界面如图2所示。
2.2 仿真模型的建立
数学模型指广义对象模型和控制器模型。广义对象包括：被控对象、执行器、变送器，是通过在PCT系列过程控制工程实验装置上进行多次实验，测取阶跃响应曲线，获取被控对象特性参数，来建立对象的模型。控制器模型在MATLAB下有PID控制器模块可以直接调用，各种控制算法的模型可以进入Simulink环境，调出需要的模块，再把各元器件连接起来即可。最后将广义对象模型、控制器模型处理成子系统并封装成模块。经过封装的各子系统名称如下：
（1）PID控制器：PID.mdl ；（2）单回路控制系统：PIDCS.mdl ；（3）串级控制系统：CJCS.mdl ；（4）前馈控制系统：QKCS.mdl ；（5）比值控制系统：BZCS.mdl ；（6）带延迟环节系统：DELAY.mdl ；（7）非线性环节系统：FXXHJ.mdl ；（8）离散线性系统：LSXT.mdl 。
各子系统中低层模块的参数比如PID控制参数等用变量的形式来表示，将这些变量通过DDE通信方式与组态王实时数据库中的变量连接，通过仿真界面上的操作可以设定这些变量。
2.3 组态王与MATLAB的动态数据交换
整个仿真系统所需要的模块建立后，要编写连接程序，来实现组态王和MATLAB之间的通信，并在MATLAB下的模块调用。DDE通信的软件设计是在Matlab的Simulink中使用Matlab语言编写灵活的S函数来实现，以M文件形式存在，Simulink提供了一个M文件形式的S函数模板，包括定义一些必要函数的语句和一些注释[3]。
程序的框架如图3所示。
（1）MATLAB的DDE传输程序设计
在本次开发中，组态王编制的主控程序将数据送到MATLAB 程序进行仿真计算，计算后将结果返回主程序，在MATLAB中建立M文件[4]，下面是MATLAB与组态王之间进行数据交换的程序：
%MATLAB与服务器建立连接
global channel；
channel=ddeinnt（'view' ，' tagname'）；%建立与服务器的对话，并返回通道号。
if channel==0
disp（‘DDE连接失败’）；
Else
disp（‘DDE连接成功’）；
%MATLAB下的模型从组态王接收数据
M_SELECT = ddereq（channel，'select'）； %接收选择变量
M-SP = ddereq（channel，'SP'）； % 接收给定值
M_KP = ddereq（channel，'KP'）； % 接收比例增益
M_TI = ddereq（channel，'TI'）； % 接收积分时间
M_TD = ddereq（channel，'TD'）； % 接收微分时间
M_F1 = ddereq（channel，'F1'）； %接收干扰值
M_F2 = ddereq（channel，'F2'）；
%MATLAB下的模块调用
t=[0：0.1：9.9]； %模块的时间输入给定
switch M_SELECT
case ‘0’
[t，x，y]=sim（‘PID’，30，[]，M_SP）；
case ‘1’
[t，x，y]=sim（‘DELAY’，30，[]，M_SP）；
case ‘2’
[t，x，y]=sim（‘FXXHJ’，30，[]，M_SP）；
case ‘3’
[t，x，y]=sim（‘LXXT’，30，[]， M_SP）；
case ‘4’
[t，x，y]=sim（‘PIDCS’，30，[]， M_SP）；
case ‘5’
[t，x，y]=sim（‘CJCS’，30，[]， M_SP）；
case ‘6’
[t，x，y]=sim（‘QKCS’，30，[]， M_SP）；
case ‘7’
[t，x，y]=sim（‘BZCS’，30，[]， M_SP）；
otherwise
break；
end
%MATLAB下的模型向组态王发送数据
for i=1：200
b=y（i）；
ddepoke（channel，'r1c2'，b）；
end
保存为DDE.m文件
（2）仿真系统的运行
完成整个仿真系统的模型以后进行运行调试，首先运行组态王，点击VIEW运行组态王系统，等系统进入仿真界面后，选择要仿真的控制系统，设定参数，然后再打开MATLAB程序，在命令窗口下输入：DDE 按下回车键，就运行仿真系统，然后跟据仿真系统的显示效果来调整MATLAB下的发送频率，最后得到完美的显示曲线。
3 结束语
该仿真系统充分利用了组态软件KINGVIEW和MATLAB各自的优点，用组态王开发形象逼真的仿真画面，仿真模型由MATLAB完成，确保了仿真结果的正确、可靠。仿真实验系统不仅能用于仿真实验教学，还可以用于开展实物实验的前期准备工作，或者在实物实验后进行更深入的仿真研究。通过将仿真系统和实物系统进行对比，更利于学生熟悉和掌握各种过程控制系统的结构和特性，建立起更清晰的控制系统的概念。
参考文献：
[1]梁莉.过程控制仿真实验系统的开发[J].实验技术与管理，2005.4，81-83.
[2]樊剑锋，王新彦.基于DDE机理的组态王与MATLAB通信技术及应用[J].山西电子技术，2010.4，52-54.
[3]董新利，王景景.在控制系统中实现组态王与MATLAB的DDE通讯[J].微计算机信息，2005.4，3-5.
过程控制系统范文5
关键词:Web;Socket;远程监控
中图分类号:TP311.52文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 11-0000-02
Web-based Software Design of Process Control SystemWang Hongmeng(Sixth Design and Research Institute of Machinery Industry,Zhengzhou450007,China)
Abstract:Web technology rapid development,to provide a new way of thinking for remote monitoring system,this article from the perspective of system integration,to explore the Web technology for real-time remote monitoring and control system implementation and software design.
Keywords:Web;Socket;Remote monitoring
一、引言
网络技术和Web技术的飞速发展、Internet的迅速普及与它的开放性密切相关,而正是基于Web的B/S结构实现了这种特性,此项技术目前在电子商务、办公信息系统等领域已得到广泛的应用。目前,Intranet企业网中的信息网络已较好地实现了开放性策略,控制网络体系结构正沿着开放性方向发展,这些都为信息网络和控制网络的集成提供了有力的支持。采用何种集成技术方便地将企业内部的信息网络层和控制网络层集成起来实现信息的沟通汇集与数据共享已成为当今控制系统集成发展方向。随着Internet/Intranet向社会各个领域迅速渗透发展,给人们提供了一个基于Web的信息平台,于是人们将目光投向了构建Internet的Web技术。将实时监视与控制系统构筑于Internet之上,通过Internet实现对工业生产过程的实时远程监控、远程设备调试、远程实验、远程设备故障诊断,将实时生产数据、实验数据与ERP系统以及实时的用户需求结合起来,使生产不只是面向定单的生产,而是直接面向市场的“电子制造”,从而使企业能够适应经济全球化的要求,基于Web的远程网络监控就是在这样的背景下提出的。
本文以过程控制系统中经常需要控制的液位信号为例从系统集成与实现角度来研究基于Web的过程控制系统的软件设计。
二、基于Web的过程控制系统的组成
基于Web的过程控制系统设计采用了多层结构,各部分的功能如下:
(一)设备服务器模块
设备服务器即现场监控站,接受来自网络服务器验证的远方客户端请求,并且负责执行远方用户的操作请求,并且把工业现场数据历史数据存储到数据库中,允许远方用户通过动态网页查询历史数据。由于设备服务器直接与现场实验装置相连,所以在网络通信稳定的基础上,要求实现对现场装置控制的高效性和安全性。
(二)网络服务器模块
管理登录用户,负责对现场数据进行更新。
(三)远程用户模块
远程用户模块采用ActiveX或Java Applet嵌入到网页中的形式,实现远程用户同工业现场信息的交互,所有的用户操作都将在这个模块中完成,通过与设备服务器的通信实现实验过程,同时与网络服务器通过动态网页交互实现用户注册、登录。
三、基于Web的过程控制系统的软件设计
在远程网络监控软件系统设计中,应用层数据传输协议的设计是一项很重要的工作。只有采用统一的数据传输协议,远程客户端和本地监控站才能“理解”对方发送数据的含义,从而进行有效的数据传输。对于监控程序而言,主要是设备状态数据传输的设计。
(一)设备状态数据传输的设计
设备状态数据传输主要是指把设备状态数据信息以何种数据形式发送给远程客户端使其能够识别不同设备的工作状况。
设备状态数据传输在设计时应尽量满足如下要求:
准确性:在扫描到设备的状态信息,必须能够准确的将这些设备状态参数准确地传输到监控端。
完整性:扫描的状态数据能够提供足够的信息,使远方用户对设备有一个充分了解,这样才能使远方用户对设备工况作出正确判断。
简单性:设备状态数据结构不应太复杂,这样在远程监控程序中比较容易实现数据封装,以及远程客户端程序的解封装。
(二)设备服务器模块的软件设计
设备服务器模块的软件设计主要包括三部分内容:设备服务器与PLC站的通信、远程监控设计。
本地水位监控系统采用Omron公司的C200HG系列的PLC为下位机,用RS-232型电缆将HOST LINK模块直接连到作为设备服务器的计算机串口上。在此我们采用C++Builder6.0作为开发设备服务器与PLC的串口通信程序。编程时采用Visual Basic提供的MSComm32控件来实现。本文不再赘述。
远程监控程序是实现远程客户和现场设备进行信息交换的“桥梁”,远程监控程序跟远方客户的通信采用Socket技术来实现,监控程序作为Socket的服务器端,通过与远程Socket客户端的通信,实现在Internet上传输数据。同时把用户设定的操作参数和现场实时数据存入数据库中,供用户进行本地和远方查询。
实现Socket的服务器端主要是利用C++Bulider提供的TServerSocket组件,采用非阻塞模式进行通信,当客户端进行读写时,服务器端就会得到通知。
…
ServerSocket1->Port=1024;//确定Socket服务器的监视端口
ServerSocket1->ThreadCacheSize=5;//确定创建服务器线程的最大数目
ServerSocket1->ServerType=stNonBlocking;
//采用非阻塞模式进行通信,当客户端进行读写时,服务器端就会得到通知
ServerSocket1->Active=true;//服务器端进入侦听状态
ServerSocket1->Socket->Connections[0]->SendText(s);//s为发送给客户端的信息
本地监控站主监控界面如图1所示。
图1本地监控站主监控界面
(三)基于Web的远程客户端模块的设计
远程客户端模块的软件设计通过嵌入在Web页面中的ActiveX或Java Applet提供HMI实现远程HMI与现场设备的交互,客户端程序的设计包括控制数据传输的设计、采用Socket客户端实现与监控程序通信的设计、HMI界面的设计、用户管理的设计。
我们在设计中采用C++Builder开发ActiveX Form,C++Builder将会自动生成一个ActiveForm的模板程序。该模板程序经过编译后将成为一个.OCX形式的控件,可以嵌入到Web网页中。
ActiveForm主要实现Socket客户端和远程监控界面,监控界面的设计同开发普通的Windows应用程序类似,下面主要讨论Socket客户端的实现。
实现Socket的客户端主要是利用C++Bulider提供的TClientSocket组件,首先对TClientSocket对象进行初始化,其部分源程序如下:Socket客户端接向远程监控发送控制指令的程序如下:
ClientSocket1->Socket->SendText(s);
当远程监控程序发送控制系统状态信息给Socket客户端时将响应OnRead事件,我们在此事件中对控制系统状态信息进行读取。
void__fastcall TLabClientX::ClientSocket1Read
(TObject*Sender,TCustomWinSocket*Socket)
{…
ReceiveServerData=Socket->ReceiveText();
…}
以ActiveX控件形式的远程客户端Web网页如图2所示。
图2以ActiveX控件形式的远程客户端Web网页
四、总结
远程监控技术是一门综合性技术,涉及控制、网络、计算机、数据库等多个领域,本文从系统集成的角度深入研究了基于Web的远程监控系统设计中的软件设计,在企业要求各个生产部门信息共享的今天,将现场监控级的数据以B/S方式传送到企业信息层具有一定的指导意义。
参考文献:
[1]唐鸿儒.基于Internet的远程监控系统开发技术研究[J].测控技术,2003
过程控制系统范文6
1烟草辅料运送系统的工艺流程
烟草生产过程中的辅料运送系统包括卷包机组与成型机台辅料运送，如图1、2所示。在每个运送流程中，主要由卷包机组或成型机组、辅料库、辅料配盘间和废料回收部分组成，并完成机台要料、空盘回收、余料退库、残烟回收、废料回收等任务。当机台呼叫（指卷包机组、成型机组等的要料、退盘、退料等功能要求）时，由挡车工在机台电脑产生指令，发送至辅料平衡库管理计算机，该管理计算机将指令下发至AGV管理调度计算机，定时生成指令（主要指残烟、废料回收等预先确定指令）由AGV管理调度计算机自发产生。任务指令由AGV管理调度计算机通过无线电通讯系统自动将任务分配给离作业任务点最近的AGV，AGV根据指令按预先制定的路径自动驶向作业点进行作业。
2AGV概述
AGV为自动导引运输车，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能[3]的运输车。它的主要功能表现为能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。在自动化物流系统中，能充分体现AGV的自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化运送，AGV已被称作是现代物流系统的动脉[2]。
3系统结构与功能
AGV系统所在的整个辅料库自动化物流系统可划分为调度控制层和设备执行层，如图3所示。调度控制层主要实现对AGV的合理调度和实时状态监控管理。对于AGV进行检测和控制的电控系统属于整个体系结构中的设备执行层。调度控制层与设备执行层通过无线局域网进行通信。一方面为调度控制层提供现场生产数据和物流信息；另一方面接收调度监控系统向下的生产任务和设备调度信息，以完成设备执行层和调度控制层之间的信息流交互。
3.1调度控制层调度控制层由1台连接在工业以太网上的监控调度计算机、多台操作终端计算机组成。操作终端通过网络交换机与监控调度计算机进行通信。
3.1.1监控调度计算机监控调度计算机内置NTC8000物流专用监控软件，该系统软件根据有限空间最大存储量原则，按照AGV送料方式进行设计，对AGV合理调度、路径优化，利用率高，具有开放性和可扩展性，便于根据AGV数量、路径等内容的调整而调整。同时具备数据自动检录、记录、统计、报表生成及打印、查询等功能。
（1）任务分配监控调度计算机是AGV系统中的调度管理员，它向上可以与上级管理计算机相连接，向下通过无线局域网与系统中的AGV相连接，根据系统中上级管理计算机或外部配合信号情况，以及AGV系统的当前状况决定是否产生系统任务，并按一定的原则指派合适的AGV去完成任务。
（2）避碰管理在多AGV系统中，AGV是按照各自的任务程序运行的，各AGV本身不能进行系统避碰协调，AGV系统控制台可根据系统中各AGV的位置与状态自动地发现可能发生碰撞的情况，并发出挂起指令，暂时停止低优先级AGV的运行，在碰撞的可能性消失时，能够发出指令解除AGV的挂起，允许AGV继续运行。
（3）AGV充电管理当AGV系统中的多个充电站共用一个充电机时，或AGV系统中有多个充电机时，AGV系统控制台负责协调各AGV的充电顺序与充电时间，保证系统中各AGV的电量处于较佳的状态；当系统中有优先级较高的事件发生时，控制台还可强制解除指定AGV的充电操作。
（4）控制台人工操作在监控调度计算机上，操作人员可以通过屏幕的显示观察地图、AGV的位置与状态、系统任务的运行情况等，对系统的运行进行一些相关的设置，并可对一些特殊情况进行查看和操作。
3.1.2操作员终端设置在机台的操作员终端是提供给现场操作人员的人机界面，连接到Profinet总线上与主控制器通信，用于查询所管辖的流程段中设备的状况、物流信息等，并可对控制设备进行故障诊断、故障报警和信息参数维护。与AGV管理控制及监控计算机连接，作为调度控制层的人机接口，根据现场生产需要，由现场人员在操作员终端上进行操作，对AGV的工作内容发出操作指令，AGV的路径根据工作内容及信息管理层的数据库信息，执行输送作业。
3.2设备执行层设备执行层主要由多台AGV组成。该系统选用的是以VMC500为主控制器的BJ311型AGV，是一种集光、机、电、计算机信息等现代高新技术于一体的物料搬运设备。由车载激光扫描器实现激光导航及定位，主要以电池为动力，由车载控制系统控制行走和载运货物，通过执行802.11b无线通信标准、频率为2.4GHz、通信速度为11Mb/s的无线通信实现与上位调度系统联系，并能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成装卸货物、自动充电等任务。在行驶过程中AGV利用激光头对周围反射板的扫描和计算来导航并修正自身的偏差，从而保证行走和定位的精度。
3.2.1AGV运行过程
天津卷烟厂的AGV运行过程可简要描述为：通过工业以太网络、网络交换机和无线AP设备，对AGV系统中的控制单元采用无线的方式发出操作指令，AGV系统自动根据指令以及激光扫描器、接近开关等检测单元检测到的信息，完成设备执行层的物流任务；同时，经网络交换机和无线AP设备以及ProfiNet工业总线，传递控制过程的实时信息，通过工业以太网将电控系统与上位管理、调度、监控系统连接起来。
3.2.2AGV的主要功能
（1）机台要料：机台上有要料需求时，挡车工通过机台电脑进行操作，在下达命令后，AGV从辅料库相应出库站台取托盘送至机台位置。
（2）空盘回收：机台上辅料托盘辅料耗用完毕后，挡车工通过机台电脑进行操作，AGV接到任务命令后，对空托盘进行回收。
（3）残烟、废料机台呼叫回收：卷包机组由于调试等原因产生大量残烟、废料时，挡车工通过机台电脑进行操作，AGV接到任务命令后，对残烟、废料进行回收。
（4）残烟、废料定时回收：按照车间生产线预先设定的时间，AGV管理计算机会定时产生任务，使AGV在指定机组范围内巡弋，逐台回收。（5）余料退库：遇放假等情况时，为确保辅料的温湿度控制，保证现场整洁，挡车工通过机台电脑进行操作，将剩余辅料退回辅料平衡库内。
