力控监控组态软件的控制功能

1 前言

在基于PC机的监控系统中，为了实现控制对象的控制功能，控制策略主要由位于监控系统下层的可编程序控制器（PLC）、可编程序调节器、专业控制系统等设备来完成。这主要是由于PLC等设备性能可靠并且可使危险分散，以此来提高监控系统的可靠性。

随着计算机操作系统稳定性和监控组态软件可靠性的提高，提高监控组态软件的控制功能水平就变得越来越重要了。尤其是在少量监控点数的应用场合，PC机中插入或用串口连接一、两块I/O板卡，只要在监控组态软件中进行一些简单的组态工作，就会完成用户所需要的控制功能，而且还降低了监控系统成本。

目前，在市场上销售的监控组态软件之中，大多只能完成简单的控制功能，而且是要用脚本或由用户用高级语言来编制，使普通用户望而却步。

三维科技股份有限公司在解决了力控监控组态软件的可靠性问题之后，倾力开发了控制策略生成器，并将其集成在2.0版中奉献给广大用户。用户通过使用力控监控组态软件就可开发开发出低成本、高可靠性的实时监控系统。

2 力控控制策略生成器简介

力控控制策略生成器是一个既可以运行在Windows98/2000/NT环境，又可以运行于Windows CE、DOS等嵌入式环境的控制功能软件模块。它采用功能框图的方式为用户提供组态界面，具备与实时数据库、图形界面系统通讯的功能。其工作画面如图2-1所示。在此图中可看到画面的左侧列出了各种功能块，画面的右侧是由两个变量功能块和一个PID功能块搭建的一个PID控制回路。


在力控的控制策略生成器中，一个应用程序中可以有很多控制策略，但只能有一个主策略。主策略首先被执行，主策略可以调用其他策略。策略嵌套最多为4级，即0~3级，在这4级中，0级最高，3级最低。高级策略可以调用低级策略，而低级策略不可以调用高级策略。除3级最多可以有127个策略外，其他3个级别分别最多可以有255个策略。

控制策略由一些基本功能块组成，一个功能块代表一种操作、算法或变量。功能块是策略的基本执行元素，类似一个集成电路块，有若干个输入和输出，每一个输入和输出管脚都有唯一的名称。

力控的控制策略是在控制策略生成器中编辑生成的，在控制策略存盘时自动对策略进行编译，同时检查语法错误，编译也可以手动进行。

控制策略之间也可以调用，如果A策略被B策略调用，则称A是B的子策略。

一个功能块可以被反复调用，每次调用时被自动赋予一个名字。功能块的执行顺序和它在屏幕上的位置相关，位置靠左上方的功能块优先执行，按照先左后右、先上后下的顺序执行。

3 力控控制策略生成器的基本功能块

力控控制策略生成器的基本功能块分为5类：变量功能块、数学运算功能块、程序控制功能块、逻辑功能块和控制算法功能块。

3.1 变量功能块

变量功能块用来为其他功能块提供初始操作数、最终运算结果的变量连接。在每一个变量功能块的属性框中都可以选择变量数据源/目的名称及其参数名称。共有常数、输入变量、输出变量、系统变量、全局输入变量和全局输出变量等6个变量功能块。

3.2数学运算功能块

数学运算功能块可完成变量的计算处理。共有加法、减法、乘法、除法、乘方、取余、绝对值、正弦、余弦、正切、反正弦、反余弦、反正切、自然底幂数、平方根、常用对数、自然对数和取整等18个数学运算功能块。

3.3 逻辑功能块

逻辑功能块根据所选的算法执行逻辑功能，每个逻辑块最多有4个输入，并产生单一布尔输出。功能块可以要求实型输入或布尔型输入。实型输入可以是外部输入、内部输入和逻辑模块的输出。共有与、或、异或、非、与非、或非、2个输入ON限定或门、3个输入ON限定或门、3个变量一致性检查、选择开关、定长脉冲、最大时限脉冲、最小时限脉冲、延时、开延时、关延时、看门狗、RS触发器、变化检测、带死区的等于比较、带死区的不等于比较、带死区的大于比较、带死区的大于等于比较、带死区的小于比较、带死区的小于等于比较、选通器等26个逻辑功能块。

3.4 程序控制功能块

程序控制功能块用于不同控制策略之间的嵌套。共有跳转、调用子策略、返回和注释等4个功能块。

3.5 控制算法功能块

控制算法功能块主要用于完成各种模拟型的控制策略。共有纯滞后补偿、滤波器、一阶传递函数、模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、计时器、计数器、PID控制器、线性变换、开关控制器51、开关控制器13、三者取中、限值器、累计器、比例器、温压补偿、高低选和平均、通用线性化、比值控制器、斜坡控制器、数字组合点、计算器、条件动作表、加权平均等近30个功能块。

4 力控控制策略生成器的应用实例

应用力控控制策略生成器可实现较为复杂的顺序、联锁和回路型控制策略。下面是一些力控控制策略生成器应用的例子。

⑴ 联锁控制回路

在合成氨装置中，甲烷化联锁是控制甲烷化炉内燃烧温度的一个联锁回路。当测温的4点温度信号中有2点信号值超过其设定点值时，联锁动作关闭燃料气控制阀。组态实现见图4-1。


在回路中使用了一个2个输入ON限定或门、四个大于等于比较、四个输入变量和一个输出变量共10个功能块。其中，大于等于比较功能块起到温度开关的作用。

⑵ 常规PID回路

见图2-1，在回路中使用了一个PID控制器、一个输入变量和一个输出变量共3个功能块。

⑶ 分程控制回路


在回路中使用了一个PID控制器、两个通用线性化、一个输入变量和两个输出变量共6个功能块。其中，使用两个通用线性化功能块来改变PV001和PV002的输出特性。

⑷ 串级控制回路


在回路中使用了两个PID控制器、两个输入变量和一个输出变量共5个功能块。

⑸ 比值控制回路


在回路中使用了一个PID控制器、一个比值控制器、两个输入变量和一个输出变量共5个功能块。

5 结束语

力控控制策略生成器符合IEC 1131-3标准，同通用的程序化语言、逻辑梯形图等相比，具有直观、方便的优点。应用力控控制策略生成器，用户可以很方便地开发出任意复杂的控制策略，可大大缩短工程的开发时间及减少项目的开发费用。