总线 （ ｒｆ ｕ— ） 连． ＰｏＢ ｓ ｉ ＤＰ 相
配置 ； 算法 组态用 来 规划控 制方 案 的组织 和基本 构成 ；
上位机 图形 组 态则 是 利 用 ＭＡＣ Ｓ系 统 生 成 应用 系统
所需 的各 种总貌 图 、 流程 图和工 况 图．
２ １ 数 据 库 组 态 ．
根据 系统 总体 的控 制 要 求 和硬 件 结 构 ， 要 分别 需
站、 操作 员站 、 服务 器站 、 场控 制站 等组成 ． 现 在设 备组 态 中， 服务站 的 站号 为 ０ 现 场 控 制 站 的站 号 为 １ ， ， ０ 操
当 １Ｅ（ ） １ Ｓ 时 ，ｉ一 ０ 为 Ｐ 控 制 ；当 ｎ ＞ Ｖ Ｓ ， Ｄ ｌ ）ｌ 一 Ｓ Ｅ（ ＜ Ｖ时 ，ｉ＝ １ 为 Ｐ Ｄ控制 ． Ｓ ， Ｉ
收 稿 日期 ：０ １ ３ ２ ２ １ —０ —２
作 者 简 介 ： 莹 瑞 （９ ２ ） 女 ， 南 洛 阳 人 ， 师 ， 士 生 靳 １８一 ， 河 讲 硕
中 原 工 学 院 学 报
２１ ． 场控 制 站 由主 控 单 元 、 能 ＩＯ 单 现 智 ／ 元、 电源 单元 、 现场 总 线 和专 用 机 柜 等 部 分组 成 ． 中 其
散， 控制 分散 ， 中监 控 ” 它 应用 了工 业 以太 网核 心技 集 ．
术， 保证 了通 信 的实 时 性 和 确 定 性 、 网络 的 安 全 性 ； 其 ＩＯ模 块 可 以随 用 户 现场 需 要 集 中 安装 或 分 散 安 装 ， ／
节省 大 量 的 电缆 费 用 ； 总 线 采 用 目前 世 界 上 先 进 的 其 Ｐ ｏ ｉｕ — Ｐ现 场 总 线 技 术 ． ｒ ｆ ｓＤ ｂ 因此 ， ＨＯＬ ｉ Ｌ ＡＳ ＭＡＣ Ｓ
第２ ２卷 第 ２ 期 ２１ ０ １年 ４月
中 原 工 学 院 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｚ ０ＮＧＹＵＡＮ Ｈ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ＯＦ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｌ ０ＧＹ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ２ Ｉ２ ．
Ａ ｐｒ ２ １ ．， ０１
文 章 编 号 ： ６ １ ６ ０ （ ０ １ ０ —０ ５ —０ １ ７ — ９ ６ ２ １ ）２ ０ ９ ３
的核 心设 备 ， 现 对 本 站 ＩＯ 模 块 数 据 的采 集 及 运 实 ／ 算， 接受 服务 器 的组 态 命 令 及 数 据 交 换 ； Ｍ１ ８模 块 Ｆ ４ 是 ８路模 拟 信 号 输 入 单 元 ， 于 采 集 现 场 检 测 数 据 ； 用 Ｆ ５ 模 块是 ８路 模拟 信号 输 出单元 ， 于 向执行 机 Ｍ１ １ 用 构输 出控制信 号． 主控 单 元 与 输人 输 出模 块 通 过 现场
ＤＣ Ｄ ｓｒ ｕ ｅ ｏ ｔｏ Ｓ ｓｅ 集 散 控 制 系 Ｓ（ ｉｔｉ ｔｄ Ｃ ｎ ｒｌ ｙ ｔｍ， ｂ
统） 自问世 以来 ， 其可 靠性 、 用性 不 断提 高 ， 实 功能亦 日
益增 强 ， 到 了迅猛 发展 ， 得 已广泛应 用 于 电力 、 石油 、 化
工、 制药 、 金 、 冶 建材 等 行业 ｌ ． １ ＨＯＬ ｉ ］ ＡＳ ＭＡＣ Ｌ Ｓ作 为 国产 Ｄ Ｓ产 品 的优 秀代 表 ， Ｃ 能够 真 正 做 到“ 险 分 危
即 可进行 联机 调试 ． 工程 师站 将 要 运行 的 系统 分 别 在 成 功下装 到服 务器 和操作 员 站 ， 重启 服务器 ． 并 在操 作
员 站打开 要调 试 的工程 ， 运行 如 图 ３所示 的监 控 系统 ，
Ｐ Ｄ运 算 ， 用 的 Ｐ Ｄ算 法 如式 （ ） Ｉ 采 Ｉ １．
ＭＡＣ Ｓ系 统 硬 件 中 的 Ｆ ４ Ｍ１ ８模 拟 输 入 单 元 现 场 采 集 ２组 检 测 数 据 ， Ｆ １ １ 拟 输 出单 元 输 出控 制 信 号 ． 用 ＭＡ Ｓ 由 Ｍ ５模 利 Ｃ
组态软件实现系统 的数据库组态 、 备 组态 、 法组态 及上位机图形组态 ， 设 算 较好 地 完 成 了对 液 位 的控 制 指 标 要 求 ．
２ ３ 算法组 态 ．
在 构建 的 ＭＡＣ Ｓ串级控 制 系统 中 ， 制算 法 需 要 控
２个 控制 器 ， 由主 控单元 来 承担 ． 算 法 方案 中需 要 都 在
１ 主功 能模 块 Ｐ Ｄ１ １ 副功 能模块 Ｐ Ｄ 、 个 Ｉ 、个 Ｉ ２ ２个输 入 端 子 和 １个输 出端 子 ， 图 ２ 示． ２中的 Ｐ Ｄ模块 如 所 图 Ｉ 有 手动 、 自动 、 串级和 跟 踪 等 多种 工 作 状 态 ， 系 统设 本 置 为 串级方 式 ， 以接 收其 他 运 算模 块 的外 给 定 进 行 可
２ ４ 上 位 机 图 形 组 态 ．
作 员 站 的 站 号 为 ５ ． ／ 设 备 中 模 拟 量 输 入 模 块 ０ ＩＯ Ｆ ４ Ｍ１ ８的设 备地 址 为 ２ 模 拟 量 输 出模 块 Ｆ ５ ， Ｍ１ １的
设 备地 址为 ４ ．
上位 机 图形 组 态 是 利 用 ＭＡＣ Ｓ系 统 生 成 的 应 用 系 统 所 需 的 各 种 总 貌 图 、 程 图 和 工 况 图． 用 流 采 ＭＡＣ Ｓ的绘 图工 具 和 多种 动 态 显示 方式 构 建 的 图 形
上 水箱
ｍ 鲫啊
Ｆ— 上 溢 １６ 流口
水
嚣 Ｉ 硼
Ｉ箱ｌ ｂ液 中位 水 喇
流计 量
Ｆ ＴＩ －Ｉ ’
（） 位 曲 线 ａ液
Ｆ—
Ｉ Ｆ — ｌ Ｉ １３
点 二
图 ３ 串 级 控 制 图 形 监 控 系统
４
．
结 语
利 用 ＭＡＣ Ｓ系统能 够方 便 、 有效 地对 双 容 水箱 对
文利 用 ＭＡＣ Ｓ系统 对双 容水 箱 对 象构 建 Ｄ Ｓ串级 控 Ｃ
； 现 誓 场 送 总 《 Ｉ 建 一
破 控 对
－ 盈
图 １ 系统 硬 件 结 构 简 图
由上 到下 分 为监控 网络 、 统 网络 和控 制 网络 ３个 层 系
制 系统 ， 完成 系统 的数 据 库 组 态 、 备 组 态 、 法 组 并 设 算 态 以及 调试 和运 行 ， 较好 地 实现 了控 制指 标 的要求 ．
次． 控 网络 实现 工 程 师站 、 监 操作 员 站 、 高级 计 算 站 与 系统 服务 器 的互 连 ； 系统 网络 实 现 现 场 控制 站 与 系 统
服务 器 的互连 ； 制 网络 实 现 现 场 控 制 站 与 过 程 ＩＯ 控 ／
１ 硬 件 结 构
ＭＡＣ Ｓ系 统 硬 件 由工 程 师 站 、 作 站 、 统 服 务 操 系 器 、 场控 制站 （ 括 主 控单 元 设 备 和 ＩＯ 单 元 设 备 ） 现 包 ／ 及被 控对象组 成． 其结 构如 图 １ 示． 所 ＭＡＣ Ｓ系 统的 网络
象 构建 串级控 制 系统 ， 且 各 系 统 结 构之 间 的数 据 传 而 输 通 畅 ， 法功 能 正 常实 现 ， 算 运行 良好 ． 果 进 一 步 合 如 理 整定 控 制器参 数 ， 控制 效 果会更 佳 ．
（） ｝ 主控制器参数 １
图 ４ 控制效 果图
基 于 ＤＣＳ的 双 容 水 箱 液 位 串级 控 制
靳 莹 瑞 ， 玉 国 陈
（ ． 州 大 学 物 理 工 程 学 院 ， 州 ４ ００ ； ．中 原 工 学 院 ， 州 ４ ０ ０ ） １郑 郑 ５０１ ２ 郑 ５０ ７
摘
要 ： 利 用 ＨＯ Ｌ ＡＳ公 司 的先 进 集 散 控制 ＭＡＣ Ｌ Ｉ Ｓ系 统 的 硬 件 和 软 件 对 双 容 水 箱 对 象 构 建 了 串级 控 制 系 统 ． 过 通
…
觯 元
ＦＭ ８ ０１
Ｉ
拄制 州络（ — Ｅ ｃＮ
可方 便 地 和不 同厂 商 、 同 品 牌 的 智 能仪 表进 行 通 讯 不
及数 据 交换 ， 合不 同 的应 用 场 合 ， 适 系统 扩 展 灵 活． 双 容水 箱 是工 业生 产 过 程 中 常见 的控 制 对 象 ， 般 表 现 一 出二 阶特性 ， 常要 求 对 其 下 面 一 个水 箱 液位 进 行 定 通 值控 制 ， 利用 串级控 制可 以有 效 克服 其容 量滞 后 ｌ ． ＿ 本 ４ ］
主控 单 元为 Ｆ ０ Ｍ８ １型 ， 是 ＭＡＣ 它 Ｓ系统 现场 控 制 站
法组 态和 上位机 图 形组 态 等． 据 库组 态 要 求 工 程 师 数 及操作 员 级将用 户提 供 的原 始数 据填 入相应 类 的表格
中 ； 备组 态用 于在 工程 师站 上 定 义应 用 系 统 的 硬件 设
单元 的通讯 ． 由双 容水 箱 为 被控 对象 构 成 的 ＭＡＣ 在 Ｓ 串级 控制 系统 中 ， 服务 器运 行相 应 的管理 程序 ， 对整 个 系统 的 实时数 据 和历 史 数 据 进 行 管理 ； 工程 师 站 运 行 相应 的组 态 管理 程序 ， 整 个 系 统 进 行 集 中控 制 和 管 对 理 ； 作 员站 运行 相应 的实 时监 控程 序 ， 整个 系统 进 操 对
关 键 词 ： Ｄ Ｓ双 容水箱 ； 级； Ｃ Ｃ ； 串 ＭＡ Ｓ 文献 标 志码 ： Ａ Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ７ —６ ０ ． ０ １ ０ ． １ ＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ６ １ ９ ６ ２ １ ． ２ ０ ６ 中 图 分 类 号 ： Ｔ ３ ＴＰ Ｐ ， ２
按 照控 制 要 求 ， 击 Ｐ Ｄ１和 Ｐ Ｄ 点 Ｉ Ｉ ２模 块 ， 弹 出 的整 在
图 ２ 串级 控 制 方 案
Ｅ（
＝＝ ＝
定 画面 中分别 对主 副控 制器 的 Ｐ、、 Ｉ Ｄ参 数进 行 整 定． 调试 的结 果 如图 ４所示 ， 中 图 ４ ａ 为水 箱 液位 控 制 其 （） 曲线 ， ４ ｂ 为 主控制器 参数 ． 图 （） 从 图 ４可 以看 出 ， 位 最 终 稳 定 在 ４ 液 ０ｍｍ， 统 系