基于組態王的遠程PID控制系統的開發與實驗研究

2 遠程監控系統簡介
系統中PID控制器作為下位機，并通過其自帶的串口通信功能連接到上位機，即工控計算機的COM口上。PID控制器的輸出接到DAQ采集卡上，把控制信號傳入工控計算機中，作用于虛擬儀器LabVIEW中的虛擬對象。經過計算，將虛擬對象的響應，即反饋信號通過DAQ采集卡輸出到PID控制器中，如此在實驗室中形成簡單閉環控制系統。在圖1中，具體表現為AI518PID控制器通過串口聯接到計算機上，控制器的輸出和輸入分別通過CompactDAQ進行采集和反饋提供。遠程監控實驗基于該控制平臺進行。

工控計算機連接到互聯網，通過TCP／IP協議，由WEB版組態王將控制界面發布到INTERNET上。在客戶端可以通過互聯網，在瀏覽器中遠程訪問組態王控制工程(需下載并安裝相關JAVA插件)，觀測數據變化曲線，并可根據控制狀態，實時修改PID參數。本系統同時提供報警功能，及歷史控制相關曲線的查詢功能，力求遠程客戶端能夠方便，直觀地掌握現場相關信息。

3 遠程監控系統構成
3．1 硬件平臺的搭建
系統采用廈門宇光公司出品的AI518智能溫度PID控制器作為下位機，其自帶有串口通信功能，為了滿足工業現場遠距離傳輸需要，使用RS485傳輸協議連接，通過RS485／RS232的轉接器連接到上位機(工控計算機)。
DAQ采集卡采用NI公司CompactDAQ數據采集卡。PID控制器的輸出為4mA～20mA的電流，通過250歐電阻的轉換為1V~5V的電壓后輸入到DAO采集卡的其中一個輸入通道口中，而反饋信號從DAQ的一個輸出通道口引出，連接到PID控制器的輸入口中，形成閉環控制。
硬件平臺示意圖如圖l所示，其中工控計算機中虛線框為連接對應的控制軟件。
3．2 軟件設計
系統采用組態王6．5l作為組態開發軟件。以下簡述組態軟件開發關鍵過程。
(1)在組態王中生成A1518系列PID控制器。由于組態王配備對應的驅動，故無須另行開發驅動，只需按照向導便可以在組態王的工程中生成該設備。在組態王中，設備的參數應與控制器內部參數一致。使用軟件中的設備測試功能，讀取PID控制器的內部寄存器，從而判斷組態王軟件是否已經與PID控制器正常通信。
(2)在數據詞典中設置好各關鍵變量，開發相關控制畫面，并建立設定值、響應值，控制器輸出值的動畫連接，以生成各種對應的變化曲線。設定值、系統響應值和控制器輸出值設為歷史記錄變量，從而生成歷史曲線。
(3)設置基本網絡參數。在組態王網絡參數設置頁中將本機設置成聯網，并定義節點名稱。在節點類型設置頁中，“√”選“本機是IO服務器”，“本機是登錄服務器”，“進行歷史備份”，保證網絡及歷史記錄功能的正常工作。
(4)網絡發布設置。新建實時工程“Remotecontrol和歷史曲線“History”兩個發布組。實時工程“Remotecontrol”發布組用于在客戶端上對PID參數進行實時控制。畫面包括實時設定值、系統響應值和控制器輸出值的實時數據及其變化曲線，以及控制器作用于控制對象的PID參數，同時提供設定值和控制器PID參數的實時修改功能。具體畫面如圖2所示。歷史曲線“Histoiy”發布組提供設定值、系統響應值和控制器輸出值的歷史曲線，通過對大時間跨度的曲線觀察有利于控制對象特性的掌握。由于系統中存在兩個發布組一分別為實時工程和歷史曲線，故在“WEB”選項卡中，“√”選“顯示發布組列表”。當從客戶端訪問時，根據實際需要在發布組列表中選擇。
完善其他相關軟件開發細節后，該工程便可順利發布到網絡上。需要注意，單機版的組態王加密狗并不支持遠程發布功能。