基于GE PACSystems RX3i的水箱液位控制設(shè)計(jì)

劉　斌，尹社會，劉春茂

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽　473000）

基于GE PACSystems RX3i的水箱液位控制設(shè)計(jì)

劉斌，尹社會，劉春茂

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽473000）

液位控制是常見的工業(yè)過程控制之一，它廣泛運(yùn)用于水塔、鍋爐、高層建筑水箱、罐、工業(yè)化工槽等受壓容器的液位測量。主控器采用PACSystems RX3i系列的IC695CPU310模塊，控制對象為實(shí)驗(yàn)室的水箱液位設(shè)備，采用以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，完成了系統(tǒng)硬件配置以及各個(gè)模塊的梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了任意液位高度的手動/自動調(diào)節(jié)。

液位控制；RX3i；iFix

PAC系統(tǒng)是繼PLC、DCS之后的新一代控制系統(tǒng)，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、實(shí)用的多功能控制器平臺，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。美國GE通用電氣的PACSystems提供第一代可編程自動化控制系統(tǒng)，為多個(gè)硬件平臺提供一個(gè)控制引擎和一個(gè)開發(fā)環(huán)境，與其他PLC相比具有更強(qiáng)的處理速度和通信速度。液位控制是常見的工業(yè)過程控制之一，它廣泛運(yùn)用于水塔、鍋爐、高層建筑水箱、罐、工業(yè)化工槽等受壓容器的液位測量。在設(shè)計(jì)中針對水箱實(shí)物模型，要求熟悉RX3i系列控制器的結(jié)構(gòu)、功能和基本指令，利用GE PACSystems RX3i編制PAC程序完成水箱液位PID控制。利用iFIX組態(tài)軟件，將液位控制中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理。

1　PACSystems RX3i的硬件結(jié)構(gòu)

PACSystems RX3i控制器是美國GE通用電氣的可編程自動化控制器，是可編程自動化控制器PACSystems家族的新增加的一員。PACSystems RX3i模塊在一個(gè)小型的、低成本的系統(tǒng)中提供了高級功能，它具有下列性能上的優(yōu)點(diǎn)：①擁有300MHz微處理器10MByte用戶內(nèi)存的高性能控制器。無需多個(gè)控制器，使控制更簡單；②通用的PCI總線背板，背板高速PCI總線速度為27MHz，使得復(fù)雜I/O的數(shù)據(jù)吞吐率更大，簡單I/O的串行總線讀寫更快，優(yōu)化了系統(tǒng)性能和投資。背板總線支持帶電插拔功能，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間；③廣泛的I/O模塊選擇（已推出40多種）適合從簡單到復(fù)雜的應(yīng)用。此外，系統(tǒng)還提供多種網(wǎng)絡(luò)接口模塊。

2　監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

利用GE公司的iFix組態(tài)軟件既可以實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，也可以實(shí)現(xiàn)對液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。利用組態(tài)軟件的單機(jī)監(jiān)控和聯(lián)機(jī)監(jiān)控功能，在實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

（1）創(chuàng)建IFIX系統(tǒng)工程。iFix組態(tài)軟件是基于文件的形式進(jìn)行管理的。和大多數(shù)應(yīng)用軟件一樣，iFix組態(tài)軟件也需要建立一個(gè)新的工程來對系統(tǒng)進(jìn)行管理。本設(shè)計(jì)創(chuàng)建了一個(gè)名為yeiwei的iFix工程，其文件形式如下，包括ALM、APP、HTR、HTRDATA、LOCAL、PDB、PIC、RCC、RCM文件。其中ALM文件是對報(bào)警相關(guān)配置進(jìn)行存儲和管理；APP文件存儲相關(guān)應(yīng)用程序；PDB是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲和管理；LOCAL主要儲存驅(qū)動等相關(guān)配置，PIC與畫面的設(shè)計(jì)相關(guān)，包括圖符集等；HTR、HTRDATA是與歷史數(shù)據(jù)管理相關(guān)的文件。

（2）創(chuàng)建組態(tài)畫面。至此，已經(jīng)創(chuàng)建好了液位控制系統(tǒng)的iFix工程，并進(jìn)行了驅(qū)動等相關(guān)配置。啟動iFix軟件的yeiwei工程，就可以為工程創(chuàng)建多個(gè)界面。本設(shè)計(jì)創(chuàng)建了現(xiàn)場設(shè)備、監(jiān)控主界面、報(bào)警顯示及趨勢曲線五個(gè)監(jiān)控界面。每個(gè)界面上生成有相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)和動態(tài)圖像對象。這些畫面都是由iFix組態(tài)軟件提供的豐富的圖形對象組成的，主要從圖符集中調(diào)出，利用iFix可以兼容第三方圖庫，能夠創(chuàng)造出精美而實(shí)用的畫面。

（3）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。本設(shè)計(jì)建立的1個(gè)名為YEIWEI的AI類型（模擬量輸入標(biāo)簽），用于采集傳感器傳送過來的電壓信號，即反應(yīng)液位高度的值；5個(gè)AR類型（模擬量寄存器類型）標(biāo)簽，分別是KP、KI、KD、T、SP，分別代表PID參數(shù)的比例常數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、采樣時(shí)間及設(shè)定值；1個(gè)CA塊是YEIWEI的下一塊，計(jì)算實(shí)際高度的值，最后顯示到界面上；還有多個(gè)DR類型的變量，用于開關(guān)量控制。

3　結(jié)語

液位控制系統(tǒng)是自動控制技術(shù)在控制領(lǐng)域的成功運(yùn)用?；赑ACSystems RX3i的液位控制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PAC的可編程邏輯控制技術(shù)、以太網(wǎng)現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)通信和iFix組態(tài)的可視化監(jiān)控功能的成功整合。通過調(diào)試，該系統(tǒng)能夠很好地執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)，體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：①PID控制程序?qū)崿F(xiàn)對液位的控制。②具有網(wǎng)絡(luò)功能，通過局域網(wǎng)，可以在任意聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)液位的監(jiān)控。③報(bào)警顯示。報(bào)警顯示界面的四個(gè)指示燈會在設(shè)定的范圍內(nèi)進(jìn)行低低、低、高、高高報(bào)警顯示，準(zhǔn)確靈敏。

［1］余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［2］宋明剛.智能PID方法在高精度控溫中應(yīng)用研究［J］.測控技術(shù)，1997，16（1）：12-14.

［3］陳杰.傳感器與檢測技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2002.

Design of Water Temperature Control System based on GE PACSystems RX3i

LIU Bin，YIN She-hui，LIU Chun-mao
（Design of Water Temperature Control System based on GE PACSystems RX3i，Nanyang，Henan 473000，China）

The level control is one of the common industrial process control，and is widely used in cooling towers，boilers，high-rise buildings，water tanks，tanks，industrial chemical tank level measurement of the pressure vessel.The master control adopts equipment of the Water Level PACSystems RX3i series IC695CPU310 module，using the Ethernet communication，the PME software system hardware configuration，design and debugging of various modules of the ladder to achieve a any level of a high degree of manual/automatic adjustment.

level control；RX3i；iFix

G717

A

2095-980X（2016）07-0059-01

2016-06-03

劉斌（1982-），男，河南南陽人，助教，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)控制工程技術(shù)。