修订版-流量监控系统设计

摘要

衡量一个自控系统的先进程度，除能完成一定的自动化控制功能外，日常的生产管理功能也是其重要指标之一。在流程工艺生产中的物料消耗和产量的自动统计就是一个生产管理的基本功能。我国属于能源缺乏国，精确的自动化监控更加有必要去研究和实行。通过设置多个采集点，以硬件组态、数据组态、图像组态等功能实现上位机对供水管路的实时检测，为操作人员合理实时调度提供可靠技术保障，实现能源优化配置，提高管路稳定和对事故的预见性、降低了能耗。该系统运行正常，完全达到设计要求。

力控软件的流量监控设计在成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面给企业用户提供了最佳的控制系统解决方案。本文介绍了采用力控软件的工业流量控制系统。硬件用到了：涡轮式流量计、压力传感器、PLC等。

关键词：组态软件；硬件链接；流量监控；远程数据采集

1、引言

随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式，对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，MIS（管理信息系统，Management Information System）和CIMS （计算机集成制造系统，Computer Integrated Manufacturing System）的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。组态软件作为一种工业信息化的管理工具，其发展方向必然是不断降低工程开发工作量，提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主题，但是提高易用性对于提高开发效率是有限的，亚控科技则率先提出通过复用来提高效率，创造性地开发出模型技术，并将这一技术集成到KingView7.0中。这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低，将组态软件为客户创造价值的能力提高到了一个新的境界，代表了组态软件的未来。

统集成。

本系统是由计算机和PLC、流量计等外围设备组成一个计算机控制系统。计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件计算机。把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构，对被控对象进行控制，使被控变量稳定在设定值上。

该系统的软件选择力控ForceControlV6.0监控组态，力控软件是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的监控组态软件，主要包括工程管理器、人机界面、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制侧罗生成器以及各种网络服务组件等。力控ForceControlV6.0监控组态软件在秉承V5.0成熟技术的基础上，对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进，重新设计了其中的核心构件，力控6.0开发过程采用了先进软件工程方法：“测试驱动开发”，使产品的品质得到了充分的保证。

组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和间洁的使用方法，其预设置的软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持硬件厂家生产的各种计算机和硬件设备，与高可靠性的工控计算机和网络系统结合，可向整个测控系统提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

2、系统总体方案设计

2.1 设计目的和流量监控系统的数据处理流程图

1、设计目的：

运用组态软件“力控6.0”，结合工业过程实验室已有的设备按照定值系统的控制要求，应用PID控制算法，自行设计，构成流量监控系统设计系统，并整定相关的PID控制参数使系统能够稳定运行，最终能够得到一个具有较美观的组态画面和比较完善的组态控制程序的流量监控系统。

2、流量监控系统的数据处理流程图如下：

图1、数据处理流程

2.2 系统要求

该系统要求供水过程中采集流量、水压等关键数据，以确保水泵。压力阀等设备的正确运转。具体的功能需求如下：

1.能及时、准确、可靠地反映水塔供水系统主要设备的运行情况。

2.能保证调度人员有效地对供水设施进行调度管理。

3.通过系统运行，发现和寻找供水系统中布局不合理的部分，提出改进意见、

确定合理、经济的给水流量。

4.简历各类信息数据库，为合理、经济地调度累积数据

5. 利用液位传感器对水桶进行实时的液位监控，使用组态软件实现控制监

控，采用合理的控制规律，是水桶内的水位稳定在设定值附近，已达到整体系统稳定运行的效果。同时要求实现与下位机（智能仪表）的通讯，动态显示现场变量与设备工作状态，显示水位并进行PID控制，水位超过10%时进行低报警，水位低于90%时进行高报警。

2.3 系统控制方案

整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成，在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律，调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。结构组成如下图2所示。

当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，有HB返回信号，是否还需要放水达到下水箱。若还需要（即水位过低），则通过电磁控制流量的大小，加大流量，从而使水箱水位达到合适的水位；如不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小，其整个过程如图2所示。

FT

HB

计算机

上水箱

储水箱

下水箱

FT

水泵

流量单回路控制系统

图2 流量单回路控制系统流程图

2.4 系统方案图

在各个检测点安装压力变送器，流量计，调度阀等设备。该系统主界面如图所示：

图2 系统主页面