組態(tài)及過程控制系統(tǒng)設(shè)計樣本

成績成績實訓(xùn)實習(xí)報告實訓(xùn)課程名稱組態(tài)及過程控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級小組組長姓名組員姓名設(shè)計地點指導(dǎo)教師設(shè)計起止時間：11月26日至12月07日目錄TOC\o"1-3"\h\u19490一、設(shè)計任務(wù) 23864二、設(shè)計過程 2151612.1、方案描述，需求分析 2292432.1.1水箱液位控制系統(tǒng)原理 230002.1.2整體方案 3290972.1.3詳細(xì)流程 478872.2電氣原理圖 4224982.3選型 448052.3.1M420變頻器參數(shù)設(shè)定 4309002.3.2液位變送器 4267042.4PID控制 5178412.4.1PID指令簡介 5142432.4.2PID控制原理 6223992.4.3PID調(diào)節(jié)各個環(huán)節(jié) 669132.4.3PID參數(shù)整定 7235712.5基于GEPACRX3i液位控制系統(tǒng)設(shè)計 1087172.5.1系統(tǒng)控制原理 10143812.5.2硬件連接 1180222.5.3軟件設(shè)計 1320942.6基于iFIX液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 16250542.6.1iFIX開發(fā)流程 1627052.6.2創(chuàng)立驅(qū)動配備 17224972.6.3創(chuàng)立組態(tài)畫面 1881032.6.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 19264682.6.5建立動畫 2026737三、安裝、調(diào)試 21317893.1通訊調(diào)試 21238703.2數(shù)據(jù)連接調(diào)試 22620四、設(shè)計中問題分析 238756五、設(shè)計總結(jié) 237062六、參照文獻(xiàn) 23實訓(xùn)項目組態(tài)及過程控制系統(tǒng)設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)液位控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，水箱特性擬定，GEPAC可編程控制器硬件掌握，PID參數(shù)整定及各個參數(shù)控制性能比較，整個系統(tǒng)各個某些簡介和應(yīng)用PAC語句編程來控制水箱水位。二、設(shè)計過程2.1、方案描述，需求分析2.1.1水箱液位控制系統(tǒng)原理人工控制與自動控制在人工控制,為保持水箱液位恒定，操作人員應(yīng)依照液位高度變化狀況控制凈水量。手工控制過程重要分為三步：EQ\o\ac(○,1)用眼睛觀測水箱液位高低以獲取測量值，并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳到大腦；EQ\o\ac(○,2)大腦依照眼睛看到水位高度，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差大小和方向，然后依照操作經(jīng)驗發(fā)出控制命令；EQ\o\ac(○,3)依照大腦發(fā)出命令，用雙手去變化給水閥（或進(jìn)水閥）開度，使水箱液位包持在工藝規(guī)定高度上。在整個手工控制過程中，操作人員眼、腦、手、三個器官，分別肩負(fù)了檢測、判斷、和運算、執(zhí)行三個作用，來完畢測量、求偏差、在施加控制操作以糾正偏差工作過程，保持水箱液位恒定。如果采用檢測儀表和自動控制裝置來代替人工控制，就成為過程控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量（液位）發(fā)生變化，通過檢測變送儀表得到其測量值；控制器接受液位測量變送器送來信號，與設(shè)定值相比較得出偏差，按某種運算規(guī)律進(jìn)行運算并輸出控制信號；控制閥接受控制器控制信號，按其大小變化閥門開度，調(diào)節(jié)給水量，以克服擾動影響，使被控變量回到設(shè)定值，最后達(dá)到水箱液位恒定。這樣就完畢了所規(guī)定控制任務(wù)。這些自動控制裝置和被控工藝設(shè)備構(gòu)成了一種沒有人直接參加自動控制系統(tǒng)。2.1.2整體方案本系統(tǒng)設(shè)計如下水箱液位為控制對象，以水泵為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以GEPACCPU310為主控制器。模仿輸入通道與液位傳感器相連，獲得輸入信號(即測量值信號)，經(jīng)程序比較測量值與設(shè)定值偏差，通過對偏差P或PI或PID調(diào)節(jié)器得到控制信號(即輸值)，PAC通過模仿通道輸出控制信號到水泵，以控制出水口流量，從而達(dá)到控制水位目。為實現(xiàn)上位機(jī)軟件監(jiān)控，可通過IFIX組態(tài)軟件與PAC設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，從而實現(xiàn)實驗監(jiān)控、整定PID參數(shù)、保存實驗數(shù)據(jù)等功能。圖2-1方案構(gòu)造框圖2.1.3詳細(xì)流程該設(shè)計采用PACSystems完畢數(shù)據(jù)采集和對水泵等設(shè)備控制任務(wù)，運用PID控制算法來實現(xiàn)對液位控制，采用工程整定法對P、I、D三參數(shù)進(jìn)行整定，在IFIX組態(tài)環(huán)境下實現(xiàn)對水箱液位監(jiān)測控制，以及實時監(jiān)視被控對象運營狀態(tài)。詳細(xì)實行方案如下：1）畫出電氣連接圖以及液位控制系統(tǒng)框圖；2）擬定系統(tǒng)控制規(guī)定及元氣件選型；3）對被控對象進(jìn)行特性分析；4）控制方案擬定；5）控制系統(tǒng)硬件接線；6）對IFIX和PAC進(jìn)行軟件編程；7）系統(tǒng)運營調(diào)試。2.2電氣原理圖見附錄2.3選型2.3.1M420變頻器參數(shù)設(shè)定表2-1變頻器參數(shù)設(shè)立參數(shù)號出廠值設(shè)立值闡明P000311設(shè)顧客訪問級為原則級P001001迅速調(diào)試P010000工作地區(qū)：功率以KW表達(dá)，頻率為50HzP0304230380電動機(jī)額定電壓（V）P03053.250.95電動機(jī)額定電流（A）P03070.750.37電動機(jī)額定功率（KW）P030800.8電動機(jī)額定功率（COS￠）P03105050電動機(jī)額定頻率(Hz)P0311102800電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)2.3.2液位變送器液位變送器檢測元件是由壓力傳感器、測量電路和過程連接件三某些構(gòu)成。它能將測壓元件傳感器感受到氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成原則電信號（如4~20mADC等），以供應(yīng)批示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、批示和過程調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力信號作用于傳感器時，壓力變送器被測介質(zhì)兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在δ元件（即敏感元件）兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。壓力變送器是由測量膜片與兩側(cè)絕緣片上電極各構(gòu)成一種電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比電信號。經(jīng)差分放大和輸出放大器放大，最后經(jīng)V/A電壓電流轉(zhuǎn)換成與被測介質(zhì)（液體）液位壓力成線性相應(yīng)關(guān)系4-20mA原則電流輸出信號。擴(kuò)散硅壓力變送器具備工作可靠、性能穩(wěn)定、安裝使用以便、體積小、重量輕、性能價格比高等特點，能在各種正負(fù)壓力測量中得到廣泛應(yīng)用。采用進(jìn)口擴(kuò)散硅或芯體作為壓力檢測元件，傳感器信號經(jīng)高性能電子放大器轉(zhuǎn)換成0-10mA或4-20mA統(tǒng)一輸出信號。可代替老式遠(yuǎn)傳壓力表，霍爾元件、差動變送器。2.4PID控制2.4.1PID指令簡介GEPAC比例積分微分指令即PID指令其指令簡介如下：SP：控制過程設(shè)定值，PID函數(shù)調(diào)節(jié)輸出控制變量以使過程變量等于設(shè)定值；PV：過程變量；MAN：手動，如果設(shè)為1，PID塊為手動調(diào)節(jié)模式，如果設(shè)為0，PID塊為自動調(diào)節(jié)模式；UP：如果和MAN一起設(shè)為1，每調(diào)用一次PID函數(shù)，控制變量值（CV）加1；DN：如果和MAN一起設(shè)為1，每調(diào)用一次PID函數(shù)，控制變量值（CV）減1；CV：控制變量；PID函數(shù)參數(shù)塊。PID函數(shù)參數(shù)塊前13個字是可配備。各個字功能如表2-2所示。表2-2PID函數(shù)參數(shù)塊地址參數(shù)/描述低位單元范疇地址+0環(huán)號整型0～255地址+1運算法則由CPU設(shè)定地址+2采樣時間10ms0～65535地址+3死區(qū)+PV計算0～32767地址+4死區(qū)-PV計算-32767～0地址+5比例增益KP設(shè)定為1代表1%CV%/PV%0.01CV%/PV%地址+6微分增益KD設(shè)定為1代表0.01秒0.01s0～327.67地址+7積分比率KI設(shè)定為1代表0.001秒累加值/1000s0～32.767累加值/秒地址+8CV誤差/輸出偏移CVCount-32768～32767地址+9、+10CV上下限幅CVCount-32768～32767地址+11最小回轉(zhuǎn)時間Second/FullTravel地址+12配備字使用低6位0～2位用于Error+/-OutPolarity，Deriv地址+13手動命令CVCounts自動模式下跟蹤C(jī)V值，手動模式下設(shè)定CV2.4.2PID控制原理PID控制是控制系統(tǒng)中最慣用控制辦法，其控制框圖如圖2-2所示。被控量值由傳感器或變送器來檢測，這個值與給定值進(jìn)行比較，得到偏差，模仿調(diào)節(jié)器以一定控制規(guī)律使操作變量變化，以使偏差趨近于零，其輸出通過執(zhí)行器作用于過程。圖2-2PID控制原理圖2.4.3PID調(diào)節(jié)各個環(huán)節(jié)圖2-3PID基本框圖a、比例（P）控制比例控制是一種最簡樸控制方式。其控制器輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。b、積分（I）控制在積分控制中，控制器輸出與輸入誤差信號積提成正比關(guān)系。對一種自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差或簡稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必要引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間積分，隨著時間增長，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間增長而加大，它推動控制器輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因而，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。c、微分（D）控制在微分控制中，控制器輸出與輸入誤差信號微分（即誤差變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差調(diào)節(jié)過程中也許會浮現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其因素是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具備抑制誤差作用，其變化總是落后于誤差變化。解決辦法是使抑制誤差作用變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差作用就應(yīng)當(dāng)是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠，比例項作用僅是放大誤差幅值，而當(dāng)前需要增長是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化趨勢，這樣，具備比例+微分控制器，就可以提前使抑制誤差控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量嚴(yán)重超調(diào)。因此對有較大慣性或滯后被控對象，比例+微分（PD）控制器能改進(jìn)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中動態(tài)特性。2.4.3PID參數(shù)整定在數(shù)字PID控制中，由于采樣周期比較小，PID控制參數(shù)KP、TI、TD可以按模仿PID控制器中辦法來選取。在各種干擾下，被控量應(yīng)能保持在給定值附近。顯然，上述規(guī)定要都滿足是很困難，因而，必要依照詳細(xì)實際狀況，在滿足重要方面前提下，兼顧其她方面。在選取控制器參數(shù)前，應(yīng)一方面擬定控制器構(gòu)造。對于液位控制系統(tǒng)，普通慣用PI或PID控制器構(gòu)造，以保證被控系統(tǒng)穩(wěn)定，并盡量消除靜態(tài)誤差。PID參數(shù)選取慣用選取辦法有兩種：理論計算法和實驗擬定法。理論計算法擬定PID控制參數(shù)前提是被控對象有精確數(shù)學(xué)模型，這在液位控制中往往難以做到。因而，用下列兩種實驗擬定法來選取PID控制參數(shù)，就成為當(dāng)前經(jīng)常采用，并且行之有效辦法。試湊法試湊法是通過模仿或閉環(huán)運營系統(tǒng)，來觀測系統(tǒng)響應(yīng)曲線，然后依照各控制參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)大體影響來變化參數(shù)，重復(fù)試湊，懂得以為得到滿意響應(yīng)為止。試湊前，要先理解PID參數(shù)值對系統(tǒng)響應(yīng)影響。增大比例系數(shù)KP，普通可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，有助于減少靜態(tài)誤差。但是，過大比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大超調(diào)，因而產(chǎn)生振蕩，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性。增大積分常數(shù)TI有助于減小超調(diào)，減少振蕩，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。但系統(tǒng)靜態(tài)誤差消除將隨之減慢。增大微分常數(shù)TD也可以加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)量減少，穩(wěn)定性增長，但系統(tǒng)抗干擾能力減少，對擾動有明顯響應(yīng)。在考慮了以上參數(shù)對控制過程影響后，試湊時，可按先比例-后積分-再微分順序重復(fù)調(diào)試參數(shù)。詳細(xì)環(huán)節(jié)如下：一方面只調(diào)節(jié)比例某些，將比例系數(shù)由小到大，并觀測系統(tǒng)所相應(yīng)響應(yīng)，直到得到響應(yīng)快、超調(diào)量小響應(yīng)曲線為止。如果這時系統(tǒng)靜態(tài)誤差已在容許范疇內(nèi)，并且達(dá)到1/4衰減度響應(yīng)曲線，那么只需用比例調(diào)節(jié)器即可，比例系數(shù)KP可由此擬定。如果比例調(diào)節(jié)基本上，系統(tǒng)靜態(tài)誤差沒有達(dá)到設(shè)計規(guī)定，則必要加入積分環(huán)節(jié)，積分常數(shù)才試湊時，先給一種較大值，并將上一步調(diào)節(jié)時獲得比例系數(shù)略微減小，然后逐漸減小積分常數(shù)進(jìn)行試湊，并依照所獲得響應(yīng)曲線進(jìn)一步調(diào)節(jié)比例系數(shù)和積分常數(shù)，直到消除靜態(tài)誤差，并且能保持良好動態(tài)性能為止。如果使用比例積分環(huán)節(jié)消除了靜態(tài)誤差，但系統(tǒng)動態(tài)性能仍不能令人滿意，這時可加入微分環(huán)節(jié)。在試湊時，可先給一種很小微分常數(shù)，然后再逐漸增大，同步相應(yīng)地變化比例系數(shù)和積分常數(shù)，直到獲得滿意效果為止，被控對象不同和控制規(guī)定不同，所謂“滿意”效果也不同，由于比例、積分、微分三者控制作用有互相重疊之處，某一環(huán)節(jié)作用減小往往可以由其她環(huán)節(jié)作用來補(bǔ)償。因而，能達(dá)到“滿意”參數(shù)組合并不是唯一。2.經(jīng)驗法經(jīng)驗法是PID調(diào)節(jié)器三個參數(shù)、、整定一種辦法，也是工程上經(jīng)常使用一種辦法。所謂經(jīng)驗法就是一種湊試法。它是通過模仿運營觀測系統(tǒng)響應(yīng)曲線（例如節(jié)約響應(yīng)），然后依照各調(diào)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)相應(yīng)大體影響，重復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意響應(yīng)，從而擬定PID調(diào)節(jié)參數(shù)。增大比例系數(shù)，普通將加快系統(tǒng)響應(yīng)，有助于減小靜差，但過大比例洗漱會使系統(tǒng)有較大超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，削弱穩(wěn)定性。增大有助于減小超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差消除將減慢。增大有助于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)減小，穩(wěn)定性增長，但對于干擾信號抑制能力將削弱。在湊試時，可參照以上參數(shù)對控制過程影響趨勢，對參數(shù)進(jìn)行先比例，后積分，再微分整定環(huán)節(jié)。一方面整定比例某些。將比例系數(shù)由小變大，并觀測相應(yīng)系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反映快、超調(diào)小響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差小到容許范疇之內(nèi)，并且響應(yīng)曲線已屬滿意，那么只需要比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由次擬定。如果僅此調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)器參數(shù)，系統(tǒng)靜差還達(dá)不到設(shè)計規(guī)定，則需加入積分。一方面置積分常數(shù)為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到比例系數(shù)略微縮小，然后減小積分常數(shù)，使系統(tǒng)在保持良好動態(tài)性能狀況下，消除靜差。在此過程中，可依照響應(yīng)曲線好壞重復(fù)修改比例系數(shù)和積分常數(shù)，直到得到滿意成果。若使用比例積分器能消除靜差，但動態(tài)過程經(jīng)重復(fù)調(diào)節(jié)后仍達(dá)不到規(guī)定，這時可加入微分。在整定期，先置微分常數(shù)為零，在第二步整定基本上，增大，同步相應(yīng)變化和，逐漸湊試，后來滿意調(diào)節(jié)成果和參數(shù)。實驗經(jīng)驗法調(diào)節(jié)PID參數(shù)辦法中較慣用是擴(kuò)充臨界比例度法，其最大長處是，參數(shù)整定不依賴受控對象數(shù)學(xué)模型，直接在現(xiàn)場整定、簡樸易行。3．?dāng)U充臨界比例度法臨界比例度法是一種非常知名PID控制器參數(shù)整定辦法，曾在工程上獲得廣泛應(yīng)用。該法不依賴于對象數(shù)學(xué)模仿參數(shù)，而是總結(jié)了前人理論和實踐經(jīng)驗，通過實驗由公式得到PID控制器最優(yōu)整定參數(shù)。擴(kuò)充比例度法合用于有自平衡特性受控對象，是對持續(xù)-時間PID控制器參數(shù)整定臨界比例度法擴(kuò)充。整定環(huán)節(jié)：擴(kuò)充比例度法整定數(shù)字PID控制器參數(shù)環(huán)節(jié)是：預(yù)選取一種足夠短采樣周期。普通說應(yīng)不大于受控對象純延遲時間十分之一。表2-3臨界振蕩整定計算公式 調(diào)節(jié)參數(shù)控制規(guī)律P2PI2.2/1.2PID1.60.50.25（2）用選定使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選取為純比例控制器，構(gòu)成閉環(huán)運營。逐漸減小比例度，即減小，直至系統(tǒng)對輸入階躍信號響應(yīng)浮現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊沿），將這時比例放大系數(shù)記為，臨界振蕩周期記為。（3）

依照表2-2臨界振蕩整定計算公式代入

、值，計算出調(diào)節(jié)器各個參數(shù)、、值。（4）依照上述計算成果設(shè)立調(diào)節(jié)器參數(shù)值。觀測系統(tǒng)響應(yīng)過程，若記錄曲線不符合規(guī)定期，再恰當(dāng)調(diào)節(jié)整定參數(shù)值。臨界振蕩整定計算公式如表2-3所示。2.5基于GEPACRX3i液位控制系統(tǒng)設(shè)計2.5.1系統(tǒng)控制原理該系統(tǒng)是一種基于模仿信號控制系統(tǒng)。由液位測量變送器、水泵變頻電機(jī)、水箱等設(shè)備構(gòu)成，液位測量變送器測量水箱水位高度范疇為0-31000mm，相應(yīng)輸出4-20mA電流信號，該信號送給RX3i內(nèi)，RX3i將該液位電壓信號作為PID塊PV值，與SP設(shè)定值相減，在PID塊內(nèi)進(jìn)行積分、比例、微分運算后，最后輸出0-10V電壓信號到水泵變頻電機(jī)(0-10V信號相應(yīng)水泵變頻電機(jī)0-50HZ頻率)，控制變頻器轉(zhuǎn)速，控制出水量，從而達(dá)到控制水位高度目。圖2-7系統(tǒng)控制原理圖前一種調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一種調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入輔助變量。整個系統(tǒng)涉及兩個控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構(gòu)成。一次擾動：作用在主被控過程上，而不涉及在副回路范疇內(nèi)擾動。二次擾動：作用在副被控過程上，即涉及在副回路范疇內(nèi)擾動。2.5.2硬件連接要進(jìn)行軟件設(shè)計，一方面應(yīng)當(dāng)做工作是在PME軟件中進(jìn)行硬件配備，本設(shè)計所涉及到硬件涉及背板IC695CHS012、CPU模塊IC695CPU310、通行模塊IC695ETM001、模仿量輸入模塊IC695ALG600、模仿量輸出模塊IC695ALG704?？紤]到所使用設(shè)備為實驗室整體設(shè)備。因此本設(shè)計沒有卸載掉未用模塊。在PME中進(jìn)行硬件配備如圖2-8所示。圖2-8PME硬件配備本設(shè)計進(jìn)行以太網(wǎng)通信進(jìn)行有關(guān)配備。一方面把RX3i暫時IP設(shè)立成192.168.1.46。然后進(jìn)行如圖2-9和圖2-10所示配備。圖2-9網(wǎng)絡(luò)配備a圖2-10網(wǎng)絡(luò)配備b需要對模仿量輸入/輸出模塊進(jìn)行通道選取并設(shè)立相應(yīng)參數(shù)。本設(shè)計模仿量輸入模塊采用IC695ALG600通道2，可以檢測到0到10V電壓，如圖2-11所示。輸出模塊采用IC695ALG704通道4，可以輸出0到10V電壓進(jìn)行控制水泵變頻電機(jī)，如圖2-12所示。圖2-11模仿量輸入?yún)?shù)配備圖2-12模仿量輸出參數(shù)配備2.5.3軟件設(shè)計依照實際狀況，分派I/O地址，如表2-4所示。該系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖如圖2-13所示。表2-4程序I/O地址及變量表輸入地址功能輸出地址功能I00017啟動Q00001變頻器得電I00018停止Q00002變頻器使能I00019液位控制Q00003上比例閥I00020壓力控制Q00004加熱棒I00021流量控制Q00005下比例閥I00022電磁閥啟動AQ00001變頻器電壓I00023溫度控制AI0001液位輸入AI0002溫度輸入主程序模塊液位溫度壓力流量2.6基于iFIX液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計2.6.1iFIX開發(fā)流程IFIX是GEFanuc過程解決及監(jiān)控產(chǎn)品中一種核心組件，是全球最領(lǐng)先HMI/SCADA自動化監(jiān)控組態(tài)軟件。它可覺得精確開放安全數(shù)據(jù)采集及管理公司級生產(chǎn)過程提供一整套解決方案。是世界領(lǐng)先工業(yè)自動化軟件解決方案，提供了生產(chǎn)操作過程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)控。IFIX可以精準(zhǔn)地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和公司資源管理。它可以對生產(chǎn)事件迅速反映，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對市場反映速度，提高顧客收益。IFIX開發(fā)流程圖如圖2-14所示。圖2-14IFIX開發(fā)流程圖2.6.2創(chuàng)立驅(qū)動配備良好開端是成功一半，采集數(shù)據(jù)是iFix最基本功能。諸多人以為，能采集到數(shù)據(jù)就算完畢了設(shè)計一半。而驅(qū)動配備與采集數(shù)據(jù)直接有關(guān)。在進(jìn)行驅(qū)動配備之前應(yīng)保證使本機(jī)IP與PLCIP處在同一種網(wǎng)段，子網(wǎng)掩碼相似，關(guān)閉防火墻。然后在用Ping命令測試一下本機(jī)與否與PLC連。下面就簡介本設(shè)計驅(qū)動配備。圖2-15工程配備圖2-16驅(qū)動配備a一方面運營“系統(tǒng)配備文獻(xiàn)SCU”，打開SCADA組態(tài)，添加GE9驅(qū)動。在圖2-15中，雙擊GE9，選取UseLocalServer,進(jìn)入驅(qū)動配備界面，如圖2-16所示，點擊，添加通道，勾上Enable屬性。點擊，添加Device，輸入PLC設(shè)備IP地址192.168.1.46，勾上Enable屬性，如圖2-17所示。最后點擊，添加Datablock,對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行設(shè)立，如圖2-18所示。圖2-17驅(qū)動配備b圖2-18驅(qū)動配備c2.6.3創(chuàng)立組態(tài)畫面至此，已經(jīng)創(chuàng)立好了液位控制系統(tǒng)iFix工程，并進(jìn)行了驅(qū)動等有關(guān)配備。接下來進(jìn)行液位控制系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計。啟動iFix軟件yeiwei工程，就可覺得工程創(chuàng)立各種界面。本設(shè)計創(chuàng)立了現(xiàn)場設(shè)備、監(jiān)控主界面、報警顯示及趨勢曲線五個監(jiān)控界面。每個界面上生成有有關(guān)聯(lián)靜態(tài)和動態(tài)圖像對象。這些畫面都是由iFix組態(tài)軟件提供豐富圖形對象構(gòu)成，重要從圖符集中調(diào)出，運用iFix可以兼容第三方圖庫，可以創(chuàng)造出精美而實用畫面。系統(tǒng)為顧客提供了直線、橢圓、矩形、多邊形、文本等基本圖形對象，也提供了趨勢曲線窗口、按鈕、報表、報警一覽等復(fù)雜圖形對象。iFix提供非常和諧圖形設(shè)計界面，也涉及人們都熟知且易上手編輯操作，涉及對圖形移動、縮放、復(fù)制、粘貼、刪除、對齊等。iFix采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，使顧客可以以便地建立畫面圖形界面。顧客構(gòu)圖時可以像搭積木那樣運用系統(tǒng)提供圖形對象完畢畫面設(shè)計。同步支持畫面之間圖形對象拷貝，可重復(fù)使用此前設(shè)計圖形。1.定義新畫面啟動iFix工作臺，在系統(tǒng)樹上選中“畫面”，右鍵“新建畫面”。彈出新建畫面對話框，可進(jìn)行選取建立滿足你需求屬性畫面。2.工具欄工具欄提供了涉及圖形、數(shù)據(jù)戳、報警一覽等各種圖形對象。展開“系統(tǒng)樹下項目工具欄文獻(xiàn)”，選取“工具欄”，會展開各種工具，里面提供了各種可以控制對象。3.圖符集圖符集提供了各種生產(chǎn)現(xiàn)場等設(shè)備，是iFix進(jìn)行界面設(shè)計不可缺少部件。涉及批示燈、泵、閥、灌、管道等。在本設(shè)計中重要用到圖形對象重要有按鈕、批示燈、數(shù)據(jù)戳、報警一覽、矩形，運用iFix提供各種編輯功能完畢液位控制系統(tǒng)界面設(shè)計，圖2-19為本設(shè)計監(jiān)控主界面。圖2-19液位控制系統(tǒng)監(jiān)控主界面2.6.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件核心。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場狀況要反映在監(jiān)控界面上。計算機(jī)操作發(fā)送指令需要迅速傳送到生產(chǎn)現(xiàn)場。所有這一切實現(xiàn)都離不開數(shù)據(jù)庫這個中間環(huán)節(jié)。因此說數(shù)據(jù)庫是生產(chǎn)現(xiàn)場和監(jiān)控橋梁。iFix提供了數(shù)據(jù)管理器來管理數(shù)據(jù)庫。相稱于組態(tài)王中“數(shù)據(jù)詞典”。數(shù)據(jù)庫有數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽記錄了顧客所使用變量詳細(xì)信息。數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽分為一級數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽和二級數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽。一級數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽是用來發(fā)送和接受來自DIT表數(shù)據(jù)，普通有掃描時間，與I/O硬件有關(guān)。二級數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽大多數(shù)從鏈上游發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。一種數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽涉及變量名、描述、數(shù)據(jù)塊類型、I/O地址、所用驅(qū)動設(shè)備、工程單位等屬性。變量名是由顧客取能唯一標(biāo)記變量字符串。描述用于描述該變量功能。數(shù)據(jù)塊類型又分為模仿量報警、模仿量輸入、模仿量輸出、模仿量寄存器、布爾、計算、數(shù)字量報警、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、數(shù)字量寄存器。I/O地址指明變量數(shù)據(jù)來源。工程單位表白數(shù)據(jù)取值范疇。本設(shè)計建立1個名為YEIWEIAI類型（模仿量輸入標(biāo)簽），用于采集傳感器傳送過來電壓信號，即反映液位高度值；5個AR類型（模仿量寄存器類型）標(biāo)簽，分別是KP、KI、KD、T、SP，分別代表PID參數(shù)比例常數(shù)、積分系數(shù)微分系數(shù)、采樣時間及設(shè)定值；1個CA塊是YEIWEI下一塊，計算實際高度值，最后顯示到界面上；尚有各種DR類型變量，用于開關(guān)量控制。如圖2-20所示。圖2-20系統(tǒng)所用數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽2.6.5建立動畫動畫事實上也是對象，用于iFIX中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。指在數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)變量與畫面圖形對象之間建立一種關(guān)系。當(dāng)為一種對象定義動畫時，動畫對象被加入原對象屬性中，顧客可以看到對象執(zhí)行可視化及其她功能動作，事實上動畫是對象屬性，而不是對象自身，數(shù)據(jù)源是用來完畢動畫值，由于動畫變化了對象屬性，因此只有在屬性接受數(shù)據(jù)后，才干用于動畫對象屬性，所有動畫都可用VBA腳本完畢。在監(jiān)控界面形象表達(dá)現(xiàn)場設(shè)備工作狀況并依照現(xiàn)場數(shù)據(jù)變換而變化，這里需要進(jìn)行動畫連接。右鍵對象，選取動畫，進(jìn)入對象基本動畫對話框設(shè)立界面。涉及顏色、移動、填充、命令和高檔動畫。本設(shè)計用最多是命令中單擊下各種專家。在自動/手動無擾切換過程中用到了打開數(shù)字量專家/關(guān)閉數(shù)字量專家，在界面切換時用到了替代畫面專家。為了顯示液位高度，本設(shè)計還用到了動畫填充比例動畫功能。圖.2-21動畫構(gòu)造圖三、安裝、調(diào)試3.1通訊調(diào)試在完畢了各項配備之后，就可以對數(shù)據(jù)服務(wù)器“站點”（PC機(jī)）中“I/O采集站”（RX3i）進(jìn)行通訊調(diào)試了，一方面要看驅(qū)動與否可以正常采集到數(shù)據(jù)。在驅(qū)動配備中，由停止模式切換到運營模式，從配備模式轉(zhuǎn)換到顯示模式，會顯示如圖5-8所示圖形。如果顯示good,那么驅(qū)動可以正常采集到數(shù)據(jù)，并且可以查看傳送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)個數(shù)。如果顯示為Bad,則驅(qū)動程序和RX3i不能正常通訊。圖3-1通訊測試3.2數(shù)據(jù)連接調(diào)試如果驅(qū)動程序可以和RX3i進(jìn)行正常通訊，接下來需要測試數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽與否與現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)相符，本設(shè)計中，打開數(shù)據(jù)庫管理器，進(jìn)行不斷刷新數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)會隨著現(xiàn)場設(shè)備變化而變化，以液位高度為例，本設(shè)計水箱液位高度從0到310變化時，數(shù)據(jù)庫中YEIWEI值從-26000到32767變化。然后測試監(jiān)控界面與現(xiàn)場設(shè)備與否有關(guān)聯(lián)起來。將iFix從編輯模式切換到運營模式（點擊或者按Ctrl+W）。本設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)