一、系統概況 該系統為全能綜合性開放控制系統，現場為AC800F總線控制器，實現了對整條生產線的計量與監控功能。Industrial IT系統具有靈活的通訊協議配置，支持多種協議標準。我們選用了TCP／IP、 Modbus、Profibus-DP、FF、OPC等幾種協議類型，使系統方便地與其他PLC或現場總線儀表設備互聯，實現了系統間的兼容與良好的過渡。 二、系統的硬件設計 1、硬件設計布局 整條生產線共設5個現場控制站和4個遠程站。整個控制系統的過程站之間及其與中控室之間的通訊網絡采用TCP／IP協議的環形工業以太網，通訊介質選用光纖；各遠程站與控制站之間的通訊選用Profibus-DP總線來完成。中控室設5臺操作員站及1臺工程師工作站，水泥包裝控制站因工藝需要，設l臺現場操作員站。操作員站可冗余使用，在操作員站上可對所有信號實現顯示、報警、控制、存儲及打印報表等功能。 2、工程師站 工程師工作站安裝ABB Control Builder F 6．2版本中文軟件，運行在Windows 2000 Professional操作系統下，工程師站在不進行組態時可兼作操作員站使用。工程師站可以實現硬件編輯、過程站編程、操作員站組態等一體化編程及調試功能。 CBF軟件支持現場總線設備的數據讀取與編程功能。該軟件也提供用戶自定義接口，根據用戶要求開發自定義專用功能塊。系統采用全局數據庫，變量實現共享，該全局數據庫完全下裝到過程站；該軟件可以離線編程，在線修改參數，被修改的參數具備自動備份功能，可以恢復；該軟件還可以在線調試，可以單步運行、跟蹤、仿真調試。 3、操作員站 全廠共設6臺操作員站，安裝Industrial IT Digivis 6．2版中文軟件，該軟件顯示功能支持標準預定義顯示。此系統可實時診測顯示系統總體結構、系統過程站和系統模件三大部分，診斷狀態信息在畫面上以圖形方式顯示及文字詳細提示；Digivis軟件趨勢顯示功能支持趨勢組態，趨勢點數量無軟件限制，同時支持FTP協議數據遠傳功能；Digivis還可以記錄現場各種設備的報警信息，在操作員站畫面上進行顯示，并在報警記錄表中記錄，可以很方便地進行故障查詢。 4、過程站與現場遠程I／O站 過程控制站采用AC800F現場總線控制器與現場遠程$800 I／O站，AC800F控制器可安裝4個多種協議類型的總線接口卡，用于實現與現場遠程I／O站及FF總線設備之問的通訊。I／O模件具備實時檢測及遠程診測功能。$800 I／O站具有監控、平滑轉換及故障報告功能。 三、生料質量控制系統 引進了荷蘭飛利浦Venus200熒光分析儀對入庫生料的成分進行分析，分析后得出的數據和需更改的生料配比須及時傳送到操作員站進行配比更正。該過程由生料質量控制系統來完成，該系統采用的率值控制系統軟件由武漢理工大學研制開發和調試，網絡通信由我們公司技術人員自行完成。熒光分析儀分析出生料試樣的成分參數，通過RS232接口送入率值控制計算機，計算出生料率值，根據已設定的率值進行分析處理得到新的喂料配比，同時將該信號通過OPC協議接口傳送到操作員站來控制原料調配庫下定量給料機的皮帶速度，以改變各種物料的配比，使生料率值符合要求的設定值。生料質量控制系統是整個系統網絡的一個分支，它和DCS系統使用OPC協議來完成通信，可以看作是系統的 OPC服務器。 四、軟件的組態及優化 Industrial IT系統的CBF軟件是集組態、工程調試及診斷功能于一體的工具軟件包。過程站AC800F硬件配置及所需的各種控制算法和策略都是由CBF來組態的，并采用圖形化組態方法。完成后的組態結果由工程師站通過系統網絡下載至相應的過程站及操作員站中。 根據水泥生產的工藝要求，我們在均化庫側流量控制、增濕塔回水控制、分解爐喂煤控制、篦冷機轉速控制等多個典型控制過程中運用了PID控制回路。在實踐中，我們不斷優化PID控制參數，使其設置更加合理，如均化庫側流量控制回路，生產過程中經常出現振蕩現象，由于它的控制參數比較少，我們采用湊試法，對其比例系數和微分系數進行了修正，使其控制參數在最佳范圍。 控制變量因受到執行元件機械和物理性能的約束而限制在有限范圍內，其變化率也有一定的限制范圍。在給定值發生突變時特別容易出現飽和效應，我們分析了這類效應在PID算法中帶來的影響并找到了解決辦法： 在PID位置算法中，除了對控制量的限制外，對控制量變化率的限制也會引起飽和，它可以采用類似的修正方法予以消除。 PlD增量算法的飽和作用及其抑制。在PID增量算法中，由于執行元件本身是機械或物理單元，在算法中不進行累加，所以不會發生位置算法那樣的累積效應，這樣就直接避免了導致大幅度超調的積分累積效應。這是增量算法相對于位置算法的一個優點。但是，在增量算法中，卻有可能出現比例及微分飽和現象。 我們在調試過程中，對飽和現象進行了糾正：在增量算法中，特別在給定值發生躍變時，由算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大（一般情況下積分部分的值相對比較小），如果該值超過了執行元件所允許的最大限度，那么實際上實現的控制增量將是受到限制的值，計算值的多余信息沒有執行就遺失了，這部分遺失的信息只能通過積分部分來補償。因此，與沒有限制時相比較，系統的動態過程將變壞。使用“累積補償法”雖然可以抑制比例和微分飽和，但由于引入的累加器具有積分作用，使得增量算法中也可能出現積分飽和現象。為了抑制它，在每次計算積分項時，應判斷其符號是否將繼續增大累加器的積累。如果增大，則將積分項略去，這樣，可以使累加器的數值積累不致過大，從而避免了積分飽和現象。