双容水箱监控系统设计
基于PLC的双容水箱液位串级PID控制的实现
基于PLC的双容水箱液位串级PID控制的实现王志刚;虎恩典;王宁【摘要】文章以双容水箱为被控对象,S7-200PLC为控制器,设计了双容水箱的液位串级控制实验.液位信号经液位变送器送至PLC,采用PID算法对数据进行处理,之后输出至电动调节阀来实现对液位的控制.采用一步整定法确定了主、副控制器的最佳PID参数.用MCGS作为上位机组态软件,构建了对双容水箱液位进行实时监控的组态画面,画面直观、形象,能实现液位的准确控制.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)022【总页数】4页(P131-133,137)【关键词】串级控制;PLC;MCGS;PID;一步整定法【作者】王志刚;虎恩典;王宁【作者单位】宁夏大学机械工程学院,宁夏银川750021;宁夏大学机械工程学院,宁夏银川750021;宁夏大学机械工程学院,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】TN081液位是工业现场中常见的控制参数之一，例如在食品、饮料、化工等行业的生产加工过程都需要对液位进行控制，确保其保持在工艺要求的范围内对工业生产至关重要。
双容水箱是一种常用的液位装置，二阶双容液位控制系统的上水箱液位对中水箱液位的影响很大，当系统产生扰动时，尽管电动调节阀的开度作了相应的变化，但通过上水箱的控制通道，难以迅速控制中水箱的液位。
与简单的单回路控制系统相比，串级控制系统在其结构上形成了两个回路，副回路在控制过程中负责粗调，主回路则完成细调，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟，并且可以有效改善调节过程的动态性能。
本文针对上水箱中水箱液位串级控制系统，以西门子PLC为控制器，通过编程实现液位串级控制系统的PID算法，制作MCGS了组态监控画面，并在该环境下进行调试，确定了满足控制要求的PID参数。
1 控制系统设计方案及组成在液位串级控制系统中，中水箱液位作为主调节器调节对象，上水箱液位作为副调节器调节对象。
基于DCS的双容水箱液位控制系统仿真
第37卷第12期计算机仿真2020年12月文章编号：1006-9348 (2020) 12 -0219 -05基于DCS的双容水箱液位控制系统仿真孙悦，恒庆海(北京信息科技大学自动化学院，北京100192)摘要:液位控制是科研工作者研究控制理论的一种科研平台。
上述系统具有观察方便、测量灵活、直观等诸多优点，能够实 现各种控制方法的研究。
现以浙大中控CS4000过程控制装置中的双容水箱液位作为被控对象，利用实验测定法建立双容 水箱液位控制系统模型，分别设计了三种控制器:PID控制器、模糊控制器和模糊控制与PID结合控制器。
在MATLAB中对 以上三种控制方法进行SIMULINK仿真,对结果做分析与比较。
最后借助于集散控制系统平台实现对所建立的双容水箱液 位系统进行组态与调试。
结果证实，模糊控制与PID结合方法和模糊控制效果均优于传统PID控制。
关键词:双容水箱液位;模糊控制;集散控制系统中图分类号:TP273 文献标识码：BSimulation of Double - tank Water Level ControlSystem Based on D C SSUN Yue,HENG Q ing-hai(School of Automation,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192, China)A B S T R A C T：Liquid level control i s a scientific research platform for researchers to study control theory.To achievea variety of control methods of research,this system has many advantages,such as convenient observation,flexiblemeasurement,intuitive,etc..CS4000 process control device in double- tank water level was as the controlled object in t h i s paper.The double- tank water level control system model was established by using the experimental method.Three controllers were designed,that is,PID controller,fuzzy controller and fuzzy control and PID combined controller.The S I M U L I N K simulation of the above three control methods was carried out based on M A T L A B,and the results were analyzed and compared.Finally,the configuration and debugging of the double- tank water level system established in this paper was realized by means of the distributed control system platform.The results confirm that the fuzzy control and PID combination method and fuzzy control effect are better than the traditional PID control.K E Y W O R D S：Double-tank water level；Fuzzy control；D C Si引言液位控制系统是将液位当作被控对象参数的控制系统[1],是比较经典的一种模型。
水箱液位控制系统
水箱液位控制及MATLAB仿真实现报告目录水箱液位控制及MATLAB仿真实现报告 (1)目录 (2)摘要 (3)水箱液位控制系统原理 (4)水箱液位控制系统的数学模型 (4)（一）确定过程的输入变量和输出变量 (4)（二）水箱液位控制系统的算法： (5)（三）水箱液位控制系统的MATLAB/simulink的仿真： (6)（四）结果分析： (7)总结 (9)摘要在人们生活和工业生产等诸多领域中经常涉及到液位和流量的控制系统问题，因此液面高度是工业控制过程中的一个重要参数，特别是在动态的过程下，采用合适的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
PID控制是目前采用最多的控制方法。
本文介绍了双容水箱中控制液位的控制技术以及使用matlab仿真软件去进行液位仿真，通过PID控制实现液位的自动控制，用matlab 软件建立数学模型，再写出液位控制的PID算法进行数据模拟，最后实现水箱液位通过计算机技术自动控制。
通过matlab软件仿真实现了液位的实时测量和监控。
系统通过matlab仿真对实验所得的参数和仿真数据与曲线进行分析，总结参数变化对系统性能的作用。
关键字：PID控制液位控制 matlab仿真算法水箱液位控制系统原理控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、侧量传送装置、控制装置和执行装置：水箱液位控制系统的数学模型（一）确定过程的输入变量和输出变量流入水箱的流量Q1是输入变量，流出水箱的流量L2取决于液位L和水箱出水阀门的开度，Q2为输出变量，被控对象是水箱，故系统控制模型图如下：（二） 水箱液位控制系统的算法：Q 1：水箱流入量Q 2：水箱流出量A ：水箱截面积u ：进水阀开度f ：出水阀开度h ：水箱液位高度h0：水箱初始液位高度K1：阀体流量比例系数假设f 不变，系统初始态为稳态，H 0=2m ，K 1=10，A=10m 2。
则由物料平衡得：dtdh A Q Q *21=- u k Q *11=h k Q *12=代入方程得： )**(111h k u k Adt dh -= ① 在稳定条件下：0)(*112=-Q Q A② 由①-②得：dth d A Q Q )(*21∆=∆-∆ ③ h h k Q ∆=∆*)*2/(012 ④u K Q ∆∆=*11 ⑤对①、②、③进行拉氏变换得：)(10)(**)(2)(1s H S s H A S s Q s Q ∆=∆=∆-∆1536.31010)(1)(2)(传递函数为：)(*1536.3)(*)0*2(1)(2)(*1)(1+=∆∆=∆=∆=∆∆=∆S S Q S Q S G S H S H h k S Q S u k S Q （三） 水箱液位控制系统的MATLAB/simulink 的仿真：（四）结果分析：(一)P(比例)控制：水箱系统液位控制系统在无调节器的情况下，过渡过程是一个非周期过程，是稳定的系统；调节时间较短，响应比较迅速，但是，该系统为一个有静差的系统。
基于S7-1200PLC的水箱液位控制系统的设计
基于S7-1200PLC的水箱液位控制系统的设计重庆科技学院摘要水箱液位控制系统是一种用于监测、控制水箱液位的自动化设备。
它通过搭载传感器、控制器和执行机构等组件，实现对水箱液位的实时监控和自动控制。
通常，水箱液位控制系统由传感器，控制器，执行机构。
水箱液位控制系统的使用范围广泛，包括建筑物、工业生产、农业灌溉、城市给排水和环保等领域。
它具有结构简单、安装方便、实时性强等特点，该系统能够提高水资源的利用效率、减少用水浪费和防止水源的污染。
本文基于S7-1200 PLC实现水箱液位控制系统设计。
该系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括PLC、人机界面触摸屏、传感器、执行器等；软件实现传感器数据处理、PID稳态控制、安全等功能；关键词：液位控制 PLC PID 传感器重庆科技学院本科生毕业设计 3水箱液位控制系统硬件设计1绪论在工业领域，几乎在各个行业都会或多或少的涉及到液位的检测等问题，然而液位变量具有延迟滞后性，参数不稳定，复杂多变等问题，因此，这就需要本文采取更为精确的控制器去实现液位变量的检测。
传统控制具有很多缺陷：比如精度低、速度慢、灵敏度低等。
一个稳定的液位系统，可以保证安全可靠的工业生产、高效的生产效率、充分合理的利用能源等，大大提高了工业生产的经济价值。
日益激烈的市场竞争，要求本文的控制技术必须更加先进，此前的控制技术已落伍，显然无法满足需求，这种对先进技术的需求加速了可编程逻辑控制器的问世。
引入PLC控制器后，能够使控制系统变得更集中、有效、及时。
2水箱液位控制总体方案设计2.1水箱液位控制系统实际应用特征水箱液位控制系统是一种广泛应用于水箱的自动化控制系统，常见于民用和工业领域。
实际应用中，水箱液位控制系统具有以下特征：①实时性强：系统能够实时检测水箱内的液位信息，并根据液位变化及时控制水泵的启停，保证水位稳定。
②可靠性高：系统通过各类安全措施确保水泵的正常启停，不会出现过量或不足的水位情况，避免因为水位变化带来的安全隐患。
基于组态王的二阶液位控制系统设计___________________李苡臣
成都理工大学工程技术学院毕业论文基于组态王的二阶液位控制系统设计作者姓名：李苡臣专业名称：测控技术与仪器指导教师：王洋工程师摘要过程控制是自动化技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量、等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到广泛应用。
在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。
所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。
在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。
建立了串级液位控制算法。
虽然PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。
但是要想取得良好的控制效果，必须合理的确定PID的控制参数，使之具有合理的数学模型。
本次毕业设计的主题主要是基于组态王的液位控制系统的设计，控制对象为水箱液位，而通过matlab软件来模拟仿真。
液位控制在现代工业中占有重要的分量，它对生产的影响不容忽视，为了保证安全生产以及产品的质量和数量，对液位进行及时有效的控制是非常必要的。
关键词：液位控制，PID控制，串级控制，matlabAbstractProcess control is an important application field of automatic technology, it is to point to the level, temperature, flow control process variables, such as in metallurgy, machinery, chemical, electric power, etc can be widely used. in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment so, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of advanced level control methods and strategies.In the design of the tank as a research object in liquid level control system, amount of liquid level in the tank to be controlled, selected the outlet valve bodies in the implementation of a control system. Establishment of the PID control algorithm of liquid level. Although the PID control is one of the most widely used in control systems control algorithms. But to get good control of effects, the determination of PID control parameters must be reasonable, so that it has a reasonable mathematical model.The graduation design topic is the liquid level control system based on kingview control. Among them was controlled object for tank level, matlab is mainly used in the simulation test. In modern industry level control of important component, it influence upon production not allow to ignore, in order to ensure safety in production and the product quality and quantity , the level and perform effective control is very necessary.KEY WORDS：liquid level control ,PID control，cascade control, matlab目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 1 绪论 (5)1.1 研究背景、目的和意义 (5)1.2 过程控制的特点 (5)1.3 液位控制系统的发展现状 (6)1.4 本论文内容安排 (7)2 数学模型的建立 (8)2.1 二阶液位系统简介 (8)2.2 数学模型的建立 (8)2.2.1 数学建模的基本概念 (8)2.2.2 数学建模的过程 (9)2.3 参数辨识及参数整定 (12)2.3.1 水箱液位控制参数辨识方法 (12)2.3.2 水箱液位PID参数整定方法 (15)2.4 本章小结 (17)3 系统仿真 (18)3.1 MATLAB软件介绍 (18)3.2 PID系统仿真 (18)3.3 串级控制仿真 (23)3.4 本章小结 (26)4 组态界面的设计 (27)4.1 组态王简介 (27)4.2 组态画面的建立 (28)4.2.1 设备配置 (28)4.2.2 定义变量 (30)4.2.3 画面设计 (32)4.3 本章小结 (39)5 总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1研究背景、目的和意义在工业生产飞速发展的今天，人们对于生产过程自动化控制水平及工业产品质量的要求越来越高。
基于DCS的双容水箱液位串级控制
配置 ； 算法 组态用 来 规划控 制方 案 的组织 和基本 构成 ；
上位机 图形 组 态则 是 利 用 ＭＡＣ Ｓ系 统 生 成 应用 系统
所需 的各 种总貌 图 、 流程 图和工 况 图．
２ １ 数 据 库 组 态 ．
根据 系统 总体 的控 制 要 求 和硬 件 结 构 ， 要 分别 需
站、 操作 员站 、 服务 器站 、 场控 制站 等组成 ． 现 在设 备组 态 中， 服务站 的 站号 为 ０ 现 场 控 制 站 的站 号 为 １ ， ， ０ 操
当 １Ｅ（ ） １ Ｓ 时 ，ｉ一 ０ 为 Ｐ 控 制 ；当 ｎ ＞ Ｖ Ｓ ， Ｄ ｌ ）ｌ 一 Ｓ Ｅ（ ＜ Ｖ时 ，ｉ＝ １ 为 Ｐ Ｄ控制 ． Ｓ ， Ｉ
收 稿 日期 ：０ １ ３ ２ ２ １ —０ —２
作 者 简 介 ： 莹 瑞 （９ ２ ） 女 ， 南 洛 阳 人 ， 师 ， 士 生 靳 １８一 ， 河 讲 硕
中 原 工 学 院 学 报
２１ ． 场控 制 站 由主 控 单 元 、 能 ＩＯ 单 现 智 ／ 元、 电源 单元 、 现场 总 线 和专 用 机 柜 等 部 分组 成 ． 中 其
散， 控制 分散 ， 中监 控 ” 它 应用 了工 业 以太 网核 心技 集 ．
术， 保证 了通 信 的实 时 性 和 确 定 性 、 网络 的 安 全 性 ； 其 ＩＯ模 块 可 以随 用 户 现场 需 要 集 中 安装 或 分 散 安 装 ， ／
节省 大 量 的 电缆 费 用 ； 总 线 采 用 目前 世 界 上 先 进 的 其 Ｐ ｏ ｉｕ — Ｐ现 场 总 线 技 术 ． ｒ ｆ ｓＤ ｂ 因此 ， ＨＯＬ ｉ Ｌ ＡＳ ＭＡＣ Ｓ
基于VB6
基于VB6.0的双容水箱液位控制仿真软件设计本文介绍一种基于VB6.0的双容水箱液位控制仿真软件设计方案。
该软件能够模拟水箱液位的动态变化过程，并实现基于PID控制算法的自动液位控制功能。
对于需要进行水箱液位控制的实际应用场景，该软件可提供一个可靠的仿真平台，以预测系统的稳定性和性能。
1. 软件需求分析双容水箱液位控制系统是一种重要的液压控制系统，广泛应用于各种领域。
该系统包括两个水箱，分别用于存储液体。
其中一个水箱的液位高度为输入信号，另一个水箱的液位高度为输出信号。
本文的软件设计目标是实现该系统的仿真控制，即通过软件模拟两个水箱的液位变化，并实现控制算法的自动调节。
2. 软件设计方案软件开发语言使用VB6.0，界面设计采用Visual Studio环境。
通过模拟水箱液位变化，掌握液位变化的规律和液位控制的关键技术，进而可以对实际液位控制系统进行优化和改进。
具体的程序设计方案如下：（1）界面设计设计一个包含两个水箱的界面，用于显示液位高度、控制参数等信息。
可以通过按钮启动或停止仿真过程。
（2）模型建立建立双容水箱模型，包括液位高度监测模块、液位控制模块和PID控制算法模块。
液位高度监测模块实现对水箱液位高度的监测和数据采集；液位控制模块实现对水箱液位的控制；PID 控制算法模块实现液位控制算法的调节。
（3）仿真参数设置进行仿真前，需要设置仿真参数。
包括PID控制算法参数、仿真时间、采样周期、仿真精度等。
（4）实时监控在仿真过程中，需要实时监控双容水箱的液位变化。
可以在界面上显示液位变化曲线，实时更新液位高度数据。
（5）自动控制采用PID控制算法实现自动控制。
当目标液位高度与实际液位高度不一致时，控制算法会自动计算出控制量，并调节输入端的控制信号，从而实现液位的自动控制。
3. 结论本文介绍了一种基于VB6.0的双容水箱液位控制仿真软件设计方案。
该软件能够模拟水箱液位的动态变化过程，并实现基于PID控制算法的自动液位控制功能。
【毕业论文】模糊PID控制技术在双容水箱液位控制中的应用与研究
摘 要双容水箱液位控制系统具有过程控制中动态过程的一般特点:大惯性、大时延、非线性，难以对其进行精确的控制，从而使其成为过程控制教学、试验和研究的理想实验平台。
因此，双容水箱液位控制系统在耦合非线性系统的监控和故障诊断算法的研究中得到了广泛的关注。
本课题首先分析了双容水箱液位控制系统工艺流程，在MPCE-1000实验系统上模拟双容水箱系统的基础上推导双容水箱的数学模型并在Simulink上进行仿真。
由于双容水箱是一个典型的非线性时变多变量耦合系统，用常规的控制手段很难实现理想的控制效果。
因此，引入模糊控制技术,将模糊控制与传统的PID控制结合，设计出模糊PID控制器，并进行Simulink仿真。
仿真结果表明，模糊PID控制器的控制效果比常规PID控制器的控制效果理想。
关键词:双容水箱，模糊PID，液位控制AbstractTwo-capacity water tank level control system is in the process control dynamic process of the general characteristics: large inertia, the time delay, non-linear, not their precise control, thereby making it a teaching process control, testing and research of the ideal experimental plat form . Therefore, the dual-capacity water tank level control system in the coupled non-linear system monitoring and fault diagnosis method in the study received widespread attention.The first issue of a dual-capacity water tank level control system and its mathematical modeling process.In experiments on MPCE-1000the basis of dual-capacity water tanks derived a mathematical model and simulation in Simulink on.Because of the capacity of water tanks is a typical multi-variable nonlinear time-varying coupling system,using conventional means of control difficult to achieve the desired effect of control.Therefore,the introduction of fuzzy control technology,fuzzy control with the traditional combination of PID control,designed fuzzy PID controller,and Simulink simulation.Key words：Two-capacity water tanks, fuzzy PID, Level Control第一章 前 言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 选题背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 本文的主要研究内容 (3)第二章 模糊PID控制与MPCE1000试验系统简介 (4)2.1 改善模糊控制系统的稳态性能 (4)2.1.1 FuzzyPID混合控制器 (4)2.1.2比例模糊PI控制器 (5)2.2 MPCE1000试验系统 (6)2.2.1 小型流程设备台 (6)2.2.2动态数字模型 (6)2.2.3 硬件自动测试 (6)第三章 模糊控制理论基础 (7)3.1 双容水箱液位控制系统的数学建模 (7)3.2 模糊自动控制的基本思想 (8)3.3 模糊控制特点 (10)3.4 模糊控制系统的组成 (11)3.5 模糊控制系统的设计 (12)3.5.1模糊控制器的设计原则 (12)3.5.2 模糊控制器的常规设计方法 (13)3.5.3模糊控制器组成 (14)3.6 模糊控制与PID 算法的结合 (16)第四章 双容水箱液位控制系统的仿真研究 (19)4.1 MATLAB 简介 (19)4.1.1 模糊逻辑工具箱 (19)4.1.2 SIMULINK 工具箱 (19)4.1.3 MATLAB 在模糊控制仿真中的应用 (19)4.2 模糊PID 双容水箱液位控制的仿真 (20)4.2.1 模糊控制器的simulink 仿真 (20)4.2.2 双容水箱液位控制的模糊PID 仿真 (33)4.3 对比与结论 (33)第五章 结论与展望 (35)5.1 研究工作总结 (35)5.2 展望 (35)参 考 文 献 (37)致 谢 (38)第一章 前 言1.1 研究背景及意义1.1.1 选题背景双容水箱液位的控制作为过程控制的典型代表是众多过程控制学者研究的热点之一。
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河南工学院自动控制系《组态软件及应用》课程设计报告题目：双容水箱监控系统设计系部: 自动控制系专业: 电气自动化班级: 自1xx（实验）姓名: xx学号: xx指导老师: 范峥成绩:二零一八年七月六日摘要组态软件是面向过程监控与数据采集的软件平台，当它运行于组态（开发）环境时，向用户提供丰富的设置项目，最后定制出符合用户需要的目标应用。
液位作为工业生产过程中重要的工艺参数之一，在各个领域中都有广泛的应用。
而对于双容水箱液位的监控越来越有其实际的意义，我们可以在其上进行诸多的控制策略的试验，然后将成功的经验总结、应用到其他领域中去，这对节省能耗、工业安全性以及工业自动化的发展是很有推动意义的。
针对监控系统对组态软件的要求，本文详细讨论了力控组态软件的功能和特征，为开发组态软件需要解决的若干问题提供了解决方法，为液位控制系统的设计提供了一套可行的方案。
文章阐述了力控组态软件的体系结构：具体描述图形界面系统、实时数据库系统、I/O系统、开放数据交换接口等内容；为本系统开发的几个组成部分规划了数据结构、基本算法。
还介绍了OPC这一当前对组态软件很有影响的技术标准。
关键词：力控组态软件，液位监控系统，双容水箱，OPC，过程监控与数据采集目录1前言 (4)1.1监控组态软件的发展及其历史背景 (4)1.2监控组态软件的组成及原理 (4)1.3监控组态软件的研究现状及发展趋势 (5)2 FORCECONTROL监控组态软件 (6)2.1监控组态软件家族成员简介 (6)2.2F ORCE C ONTROL 组态软件的组成 (7)3双容水箱液位监控系统设计 (7)3.1双容水箱的重要性 (7)3.2建立新工程 (8)3.3双容水箱液位监控系统的组态画面 (8)3.3.2依据工艺流程和控制方案建立流程图画面 (9)3.4设备连接及数据库组态 (10)3.4.1定义外部设备及数据连接项 (10)3.4.2 数据库组态 (12)3.4.3动画连接 (13)3.5报警窗口的建立与设置 (14)3.6参数整定 (15)1前言1.1监控组态软件的发展及其历史背景监控组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
随着现代化生产过程控制技术飞速发展，生产装置大型化，生产过程连续化和自动化程度的不断提高，对过程工业生产的实时控制和监控的需求越来越高。
当然，目前极为成熟的集散控制系统足以解决所有的控制要求。
但是，出于成本及其他因素考虑，诸如控制点较少的小规模生产设备，动用大型的集散控制系统设备是耗资且繁琐的，这样，各种各样的监控组态软件便成为了解决这些问题的很好选择。
迄今为止，监控组态软件已经得到了蓬勃的发展，技术以趋于成熟并已经成为工业自动化系统的必要组成部分，即“基本单元”或“基本元件”。
作为自动化通用软件，监控组态软件始终处于“承上启下”的地位。
“组态（configure）”的概念是伴随着集散控制系统（Distributed Control System, DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟识的。
每套DCS都是比较通用的控制系统，可以应用到很多的领域，为了使用户在不需要编写程序的情况下便可以生成适合自己需求的应用系统，每个DCS厂商在DCS中都预装了系统软件和应用软件，其中的应用软件实际就是组态软件，但一直也没有人给出明确的定义，只是将使用这种应用软件设计生成（定制）目标应用系统的过程称为“组态（Configure）”或“做组态” [1]。
相应地，这种应用软件和生成的目标应用系统一道被称为“组态软件”或“做组态”，有时也称为“监控组态软件”[2]。
1.2监控组态软件的组成及原理组态软件有其自己的脚本编译器以及自己的编程语言，发展至今又出现了商品化的策略生成器[5]。
核心部分在于它的HMI(人机界面)运行系统View、数据库、以及I/O通信方面。
监控组态软件成为了工业控制系统中实现分散控制、集中管理的核心，而实时数据库又是监控组态软件处理和管理的核心[6]。
力控的实时数据库系统是由实时数据库、实时数据库管理器、实时数据库运行系统和应用程序四部分组成[7-8]。
1.3监控组态软件的研究现状及发展趋势目前，监控组态软件的发展呈现多元化。
但据近几年调查显示，国内市场仍被几家组态软件占据，如InTouch、FIX等。
这些软件在功能完备性、产品包装、市场推广等方面都具一定优势，但并非尽善尽美。
国际上较知名的监控组态软件有[13]：美国Wonderware公司的InTouch；AB公司的RSView32；Intellution公司的FIX；澳大利亚CIT公司的Citech等。
国内几家的产品也值得一提，诸如北京亚控的组态王；北京三维力控科技的ForceControl；北京华富惠通的开物2000；湖南视拓科技的CoreView。
以上这些产品上市至今已经很多年了，但都以自身具有的某些特性占领着自己的市场。
在组态软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的发展带来了对组态软件需求的提升，也决定了组态软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高更广的层面发展。
未来，组态软件的发展将主要表现在[14]：更好的开放性技术、更丰富的控制算法、更强大的网络功能、更高效的通讯能力及更广泛的数据源等几个方面。
2 ForceControl监控组态软件2.1监控组态软件家族成员简介从监控组态软件的发展史，可以很清楚的看到监控组态软件的发展呈现多元化，使得其产品拥有着庞大的家族，这里拿出几个国内外典型的产品做以介绍[13]：（1）Wonderware的InTouch。
该软件的最大特点是是I/O点数和最大画面数不受限制。
作为一个实时的人机界面程序的生成器，可以生成管理级以上的监控和数据采集程序，依靠菜单驱动在多种Windows环境下运行，它主要由Windows Make（应用开发环境）和Windows Viewer（实时运行环境）两大部分组成。
（2）Intellution的FIX。
FIX功能较InTouch强，但是实时性仍欠缺，总体技术一般。
其I/O硬件驱动丰富但同样需要单独购买，最新推出的iFix是全新模式的组态软件，体系结构较新，提供较完整的功能。
但耗费系统资源较大，运行缓慢，提供大而全的功能对中国用户来说并不适合，而且经常受Windows操作系统影响而导致不稳定。
（3）CIT的CiTech。
是组态软件的后起之秀，在世界范围推广很快。
它的界面美观，但是方便性和图形功能不如InTouch，且版本升级较慢，一直没有很大的体系改变。
I/O驱动虽免费提供，但是相对较少。
（4）亚控的组态王。
国内第一家较有影响的组态软件开发公司，提供了脚本语言的支持，COM技术的支持，OPC技术的支持[15]，另外也提供了大量的驱动程序。
但其存在着因选用两片8106芯片而产生的采集方面和控制方面的两个致命缺陷[16]。
力控的ForceControl。
也是国内较早出现的组态软件，在体系结构上较为先进，真正意义上实现了分布式实时数据库的三层结构。
而且不存在组态王所存在的2.2ForceControl 组态软件的组成ForceControl监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面VIEW (HMI)、实时数据库(RTDB)、I/O驱动程序(IOServer)、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统的核心，ForceControl 组态软件的结构图如2.2示。
图2.2 ForceControl组态软件的结构图3双容水箱液位监控系统设计3.1 双容水箱的重要性液位，作为工业生产过程中重要的工艺参数之一，在各个领域中都有着极其重要的地位，诸如液体储罐、储槽、进料罐、缓冲罐、水箱等设备。
而对于双容水箱液位的监控有着很多的实际意义，我们可以在其上进行诸多控制策略及先进控制算法的试验，然后将成功的经验总结、应用到其他的控制对象上去，这对省能耗、工业安全性以及自动化的发展是有着极大的意义的。
3.2建立新工程打开ForceControl，进入工程管理器界面，点击“新建”图标如图3.1(a)，弹出图3.1(b)示的对话框，点击“新建”按钮建项目名称为“双容水箱液位监控系统”的工程，默认生成路径。
(a)(b)图3.1建立新工程操作建立好工程后，点击工具栏中的“开发”按钮，进入开发环境（Draw）。
3.3双容水箱液位监控系统的组态画面完成了数据库组态及I/O连接后，重新回到开发环境Draw中来，进行画面的组态。
所有的监控组态软件系统，必不可缺的画面有：工艺流程图、趋势曲线（实时曲线、历史曲线）、报表、报警、仪表盘等。
在做组态画面时，这些都要进行组态。
ForceControl的对象有很多类型，诸如：普通图元、复合组件、后台组件、标准ActiveX控件以及智能单元对象。
进行画面组态前，ForceControl开发环境Draw中关于图形对象的一些基本概念，在第二章我们已经做了介绍，这里只对几个问题做以阐述。
在我们进行画面组态工作时，这些对象中的大多细节都会用到。
依据前章节拟定方案，进行工程开发画面组态。
3.3.2依据工艺流程和控制方案建立流程图画面在开发系统窗口Draw中，双击工程窗口中树形菜单中的窗口项，弹出对话框，如图3.11所示，建立名“工程界面”的窗口，属性默认，背景色自己给定，保存。
建立好之后会在“工程项目”树形菜单“窗口”下拉菜单显示新建窗口名，并将图形绘画开发窗口呈现给用户，在此开始进行画面组态。
图3.11窗口新建示步骤根据具体的工艺流程，给出双容水箱液位监控系统的控制方块图如图3.12所示。
图3.双容水箱液位监控系统方块图3.4设备连接及数据库组态3.4.1定义外部设备及数据连接项在ForceControl中，把需要与监控组态软件之间交换数据的设备或程序都作为I/O设备，包括：智能仪表、PLC、只能模块、OPC、DDE、变频器等，这些设备一般通过串口或以太网等方式与上位机交换数据；定义了I/O设备，才能保证ForceControl数据库与这些I/O设备的数据交换。
由于在本设计中，建立了仿真设备和上海万讯仪表公司的AI-808P智能仪表两套设备连接，故将它们分别介绍如下。
（1） ForceControl仿真设备的建立与连接(a) (b)图3.2仿真连接的建立打开开发环境Draw的工程项目导航栏如图3.2(a)所示，双击“I/O设备组态”项出现IoManager如图3.2(b)所示对话框，在展开的项目中选择“力控”项双击展开，在展开的菜单中选“驱动仿真”项双击，就会弹出“Simulator（仿真）”项，双击选择，弹出Simulator的设备配置框如图3.3示，填入小于8字符的设备名称，描述可缺省，下边的采集方式中，更新周期依I/O设备而定，不同设备，配以适合的采集周期。