基于组态王的远程PID控制系统的开发与实验研究

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  • 1 引言
       
    工业现场中大部分的控制系统的控制器是PID控制器,其PID参数的整定需要一定的控制理论知识和丰富的经验。对于现场缺乏自动化技术人员的企业,其PID参数往往远离最优值。PID参数的优劣直接影响着生产质量。为了改变生产中的这种不利状况,开发一个远程PID参数整定系统,显得非常必要。在实验室中并不具备灵活的可变的控制对象,故本系统的开发选用了NI虚拟仪器LabVIEW软件构建控制对象。在实验室中,以构建一个PID控制器的远程监控系统为例,在LabVIEW上的实验对象进行仿真实验,研究控制效果。

    2 远程监控系统简介
       
    系统中PID控制器作为下位机,并通过其自带的串口通信功能连接到上位机,即工控计算机的COM口上。PID控制器的输出接到DAQ采集卡上,把控制信号传入工控计算机中,作用于虚拟仪器LabVIEW中的虚拟对象。经过计算,将虚拟对象的响应,即反馈信号通过DAQ采集卡输出到PID控制器中,如此在实验室中形成简单闭环控制系统。在图1中,具体表现为AI518PID控制器通过串口联接到计算机上,控制器的输出和输入分别通过CompactDAQ进行采集和反馈提供。远程监控实验基于该控制平台进行。

        工控计算机连接到互联网,通过TCP/IP协议,由WEB版组态王将控制界面发布到INTERNET上。在客户端可以通过互联网,在浏览器中远程访问组态王控制工程(需下载并安装相关JAVA插件),观测数据变化曲线,并可根据控制状态,实时修改PID参数。本系统同时提供报警功能,及历史控制相关曲线的查询功能,力求远程客户端能够方便,直观地掌握现场相关信息。

    3 远程监控系统构成
    3.1 硬件平台的搭建
       
    系统采用厦门宇光公司出品的AI518智能温度PID控制器作为下位机,其自带有串口通信功能,为了满足工业现场远距离传输需要,使用RS485传输协议连接,通过RS485/RS232的转接器连接到上位机(工控计算机)。
        DAQ采集卡采用NI公司CompactDAQ数据采集卡。PID控制器的输出为4mA~20mA的电流,通过250欧电阻的转换为1V~5V的电压后输入到DAO采集卡的其中一个输入通道口中,而反馈信号从DAQ的一个输出通道口引出,连接到PID控制器的输入口中,形成闭环控制。
        硬件平台示意图如图l所示,其中工控计算机中虚线框为连接对应的控制软件。
    3.2 软件设计
       
    系统采用组态王6.5l作为组态开发软件。以下简述组态软件开发关键过程。
        (1)在组态王中生成A1518系列PID控制器。由于组态王配备对应的驱动,故无须另行开发驱动,只需按照向导便可以在组态王的工程中生成该设备。在组态王中,设备的参数应与控制器内部参数一致。使用软件中的设备测试功能,读取PID控制器的内部寄存器,从而判断组态王软件是否已经与PID控制器正常通信。

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