基于直接数字控制器（DDC）液位流量测控系统设计(3)
点和多少个开关量输出点。点数多少是评价一个 DDC控制器的重要指标，一般来讲点
数越多表明其功能越强，可控制和管理的范围越大，当然其价格也会越高。
2. 系统设计与研究
DDC ( Direct Digital Control) 系统是以工业控制计算机代替模拟调节器, 并
通过数据采集板卡或模块进行A / D 和D / A 转换, 实现对现场的模拟量、开关量信
号的输入与输出、脉冲信号的计数和测量脉冲频率等, 通过编写监督程序和控制算法
对系统进行监督及控制的系统。DDC 系统在工业控制中得到迅速发展。下面介绍以实
验室提供的仪器设备开发设计的四容水箱液位 DDC 系统中工控组态软件的应用。
2.1. 系统硬件组成
DDC 液位控制系统是由被控过程、检测变送仪表、执行器和工业控制机组成。计
算机是其核心, 由 CPU 、存储器、通信外设及与被控制过程联系的过程输入输出接口。
DDC 液位控制系统的开发与设计主要包括硬件设计和软件设计。
2.2. 系统硬件设计
实验室提供的四容水箱、固态触发开关器、液位变送器等仪器仪表, 是和原模拟
调节器及可编程调节器一起使用的设备,其功能要求和模拟控制系统中相同, 且由于
执行器和测量变送部件都是以标准信号进行联系, 因此可方便应用于 DDC 液位控制
系统。新开发的DDC 液位控制系统核心就是标准模拟信号和计算机之间的接口及通信
协议。为此选择了智能采集模块 RemoDAQ-8017/8024 , 能够完成模拟信号的 A/D 和
D/A 转换并通过 RS485 等串行口通讯协议和计算机相连。以 RemoDAQ-8017 作为数据
采集模块对工业现场的模拟输入信号进行采集, 并以 RS485 通信线经 RS485/232 转
换器连计算机串口, 计算机对送来的测量值和设定值进行比较得到偏差 e , 并按相
应的控制规律进行运算, 结果送 RemoDAQ-8024 输出模块变换为模拟控制信号, 送自
动调节阀控制阀门的开度。
2.3. 软件设计
软件设计主要是硬件的驱动及系统算法、调度、监督和控制等应用能力。本系统
设计开发中选择了 MCGS ( Monitor and Control Generated System ) 工控组态软件。 2.3.1. 控制算法设计
计算机液位控制系统的控制规律采用了比较成熟的 PID 控制规律, 采用增量式
PID 运算, 通过编写循环脚本程序来实现,充分运用计算机高速运算及复杂逻辑判断
功能, 不仅完成了在模拟仪表中难以实现的算法, 且便于控制、监督及操作, 便于对
控制算法进行修改改进, 具有一定的优越性。
2.3.2. 操作方式设计
系统设置了手动和自动两种操作方式, 便于进行系统的启动, 停车及自动控制。
其中手动方式可通过键盘输入相应的输出值或通过鼠标拖动手动滑块选择相应的输
出值; 自动方式可通过设置系统的给定值及相关的 PID 参数实现系统的自动控制;在
编写的循环脚本程序中保证了两种操作方式在相互切换时做到无扰动切换, 从而满
足不同运行状态的操作。
2.3.3. MCGS 对采集模块的驱动及设备间的通讯
MCGS 通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。设计中选用智能数据采集模
块 RemoDAQ-8017/8024 , 用 RS485 通讯线经 RS485/RS232 转换后和计算机的串行口
相连, 完成实验装置与计算机之间的数据通讯。
2.3.4. 实时数据库设计
数据库是工程各个部分的数据交换与处理中心, 它将 MCGS 工程的各个部分连成
有机的整体。在实时数据库窗口内定义不同类型和名称的变量, 作为数据采集、处理、
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