组态大作业_组态作业指导书
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河南机电高等专科学校自动控制系
《组态软件及应用》学习报告
题目：力控组态软件控制策略特点、适用条件及主
要功能模块分析
系 部: 自动控制系
专 业: 电气自动化
班 级: 自136班
姓 名: 冯亚坤
学 号: 131415617 指导老师: 白敬彩
成 绩:
二零一五年十一月二十八日
一 力控组态软件控制策略特点
1.1 PC控制概述
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。
但它们还有不足之处，首先，这些控制设备内部的控制策略修改起来很不方便，有些控制策略在系统运行期间甚至是不允许修改的。其次，这些控制设备的控制能力十分有限，它们只能完成一些简单的常规控制，例如 DCS 的逻辑操作速度不高，而 PLC 的控制算法种类则偏少。这些缺陷严重制约着 设备性能的发挥。
这些控制设备与 PC 间都提供了便利的通讯手段，借助 PC 上组态软件提供的 策略控制器的丰富算法，就可以弥补这些设备在运算、控制能力上的不足，充分 发挥其作用。另外，PC-Based 设备已经实现了标准化、模块化，例如工业 PC 具有完整的 A/I、A/O、D/I、D/O、计数器等 I/O 卡件，这些 PC-Based 设备在电气性能指标 上完全符合工业界的要求，在可靠性、稳定性、甚至冗余设计等方面都能够满足 工厂的控制要求，而且因系统在成本、开放性、灵活性、界面等方面的优势而日 益受到用户的青睐，将给工业控制系统带来巨变。
目前基于工业PC的设备已经实现了标准化、模块化，它们具有完整的A/I、A/O、D/I、D/O、计数器等I/O卡件，基本上能够满足工厂的控制要求，而且系统在成本、开放性、灵活性、界面等方面的优势具有较大的优势，同时现场总线技术的发展使工业PC和现场总线构成的控制系统走向开放，开放使应用规模可以自由伸缩，扩展应用变得极为方便，同时降低了安装维护费用，最终使用户受益。
由PC板卡、现场总线模块构成的控制系统需要有核心的控制软件来对它们进行控制和指挥，力控的控制策略就是一款控制软件，来和现场总线和模块构成控制系统来完成复杂控制如串级控制、逻辑控制等，由控制策略构成的系统既可以单独存在，也可以与其它系统混合使用。
1．2 策略在力控中的结构
力控的控制策略是作为实时数据库上的一个组件，它的优点是可以和 HMI 共享全局数据库，见下图：
1．3 力控策略示例
力控的控制策略生成器以过程控制算法为主，是国内第一个商品化的控制策略生成器，能够使不同厂家、不同类型的设备同时参与一个对象的计算与控制。另外可以弥补一些设备控制能力和容量的不足。
在下图所示的例子中，一个中控室内共有三套控制设备，分别是：在1995年投入运行的A厂家生产的某型号 PLC X、在1992年投入使用的B厂家生产的 某型号控制器Y和在1990年投入使用的C厂家生产的数据采集器Z，假如一条工艺管道的压力信号（PI201）、流量信号（FI101）和温度信号（TI001），分布在X设备、Y设备和Z设备之中，而我们要计算其精确流量，使用控制策略生成器就十分方便。
与传统的DCS、PLC控制系统相比，控制策略生成器（StrategyBuilder）充分体现了控制功能丰富、系统组建灵活、扩展方便的特点。在控制策略生成器中有变量、数学运算、逻辑功能、程序控制和控制算法等类别的近70个功能块，运用这些功能块可搭建出各种功能强大的控制策略。
二 力控组态软件控制的适应条件
2.1 适应条件
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。
2．2 基本准则
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。
策略只能调用其子策略，不能跨级调用，如不允许主策略调用二级策略。一个功能块的输出可以输出到多个基功能块的输入上。一个功能块的输入只能来自一个输出。功能块的输出不能来自另一个块的输出。三 力控组态软件控制的主要功能模块
3.1 变量功能块
变量功能块用来为其它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。
变量功能块包含的算法种类如下：
常数：该块输出一个常数，可以作为其他功能块的输入。没有输入，一个输出； 数据库输入变量：把实时数据库中的变量作为一个其它运算的一个输入。没有输入，一个输出；
数据库输出变量：把运算的结果输出到实时数据库的一个点参数中。一个输入，没有输出；
系统变量：一些特殊的变量，可以作为其它运算的输入。没有输入，一个输出： 输入变量：该功能块可以引用控制点中没有作为输入输出脚的参数，如 PID 控制 功能中的比例。没有输入，一个输出；
输出变量：该变量可以对控制点中的参数进行赋值。一个输入，没有输出；
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。
数学运算功能块包含的算法种类如下
加法：把两个操作数相加。Result = in1 + in2。三个输入，一个输出； 减法：把两个操作数相减。Result = in1in2。三个输入，一个输出；
求余：把两个操作数求余。如果输入 in2 等于 0，则输出为无效，后续计算 将不会计
算。三个输入，二个输出；
绝对值：求输入的绝对值。两个输入，一个输出；
反余弦：输入的反余弦。如果输入小于-1 或大于 1，则输出为无效，后续计算 将不会计算。两个输入，一个输出；
反正弦：输入的反正弦。如果输入小于-1 或大于 1，则输出为无效，后续计算 将不会计算。两个输入，一个输出；
反正切：输入的反正切。两个输入，一个输出； 余弦：输入的余弦 两个输入，一个输出； 正切：输入的正切 两个输入，一个输出； 正弦：输入的正弦 两个输入，一个输出；
指数：输入的以 e 为底的幂。两个输入，一个输出；
常用对数：输入的以 10 为底的常用对数。如果输入小于或等于 0，则输出为无 效，后续计算将不会计算。两个输入，一个输出；
自然对数：求自然对数。如果输入小于或等于 0，则输出为无效，后续计算将不 会计算。两个输入，一个输出；
平方根：输入的平方根，如果输入小于 0，则输出为无效，后续计算将不会计算。两个输入，一个输出；
取整：得到小于或等于输入的一个最大整数 两个输入，一个输出；
3.3逻辑功能块
每个逻辑块具有最多4个输入，并产生单一布尔输出。功能块可以要求实型或布尔型输入。实型输入可以是外部输入，内部输入或逻辑模块的输出。逻辑功能块包含的算法种类如下：逻辑与、逻辑或、逻辑异或、逻辑非、逻辑与非、逻辑或非、两个输入ON有效或门、三个输入ON有效或门、三个输入不一致、开关、定长度脉冲、最大时限脉冲、带死区的等于比较、带死区的不等于比较、带死区的大于等于比较、带死区的大于比较、带死区的小于比较、带死区的小于等于比较、延时、ON延时、OFF延时、看门狗、选通器、变化检测、RS触发器逻辑与功能：求三个输入的相与的结果。根据选择类型的不同，可以是逻辑与，字节与，字与，双字与。如果输入悬空，则该输入缺省是1（或0xFF，0xFFFF，0xFFFFFFFF）。参数： 参数数据类型功能类型字节0，位，1，字节，2，字，3，双字四个输入一个输出输入： 输入：
数据类型功能使能端逻辑量运算是否执行操作数1参数0 操作数2参数0 操作数3参数0 输出：输出数据类型功能输出参数0计算结果
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。
控制策略提供开放的编程接口，可以嵌入用户自己的控制程序，完成各种优化控制、APC等高级控制功能。
