基于组态王的远程PID控制系统的开发与实验研究
1 引言
工业现场中大部分的控制系统的控制器是PID控制器，其PID参数的整定需要一定的控制理论知识和丰富的经验。对于现场缺乏自动化技术人员的企业，其PID参数往往远离最优值。PID参数的优劣直接影响着生产质量。为了改变生产中的这种不利状况，开发一个远程PID参数整定系统，显得非常必要。在实验室中并不具备灵活的可变的控制对象，故本系统的开发选用了NI虚拟仪器LabVIEW软件构建控制对象。在实验室中，以构建一个PID控制器的远程监控系统为例，在LabVIEW上的实验对象进行仿真实验，研究控制效果。
2 远程监控系统简介
系统中PID控制器作为下位机，并通过其自带的串口通信功能连接到上位机，即工控计算机的COM口上。PID控制器的输出接到DAQ采集卡上，把控制信号传入工控计算机中，作用于虚拟仪器LabVIEW中的虚拟对象。经过计算，将虚拟对象的响应，即反馈信号通过DAQ采集卡输出到PID控制器中，如此在实验室中形成简单闭环控制系统。在图1中，具体表现为AI518PID控制器通过串口联接到计算机上，控制器的输出和输入分别通过CompactDAQ进行采集和反馈提供。远程监控实验基于该控制平台进行。
工控计算机连接到互联网，通过TCP／IP协议，由WEB版组态王将控制界面发布到INTERNET上。在客户端可以通过互联网，在浏览器中远程访问组态王控制工程(需下载并安装相关JAVA插件)，观测数据变化曲线，并可根据控制状态，实时修改PID参数。本系统同时提供报警功能，及历史控制相关曲线的查询功能，力求远程客户端能够方便，直观地掌握现场相关信息。
3 远程监控系统构成
3．1 硬件平台的搭建
系统采用厦门宇光公司出品的AI518智能温度PID控制器作为下位机，其自带有串口通信功能，为了满足工业现场远距离传输需要，使用RS485传输协议连接，通过RS485／RS232的转接器连接到上位机(工控计算机)。
DAQ采集卡采用NI公司CompactDAQ数据采集卡。PID控制器的输出为4mA～20mA的电流，通过250欧电阻的转换为1V~5V的电压后输入到DAO采集卡的其中一个输入通道口中，而反馈信号从DAQ的一个输出通道口引出，连接到PID控制器的输入口中，形成闭环控制。
硬件平台示意图如图l所示，其中工控计算机中虚线框为连接对应的控制软件。
3．2 软件设计
系统采用组态王6．5l作为组态开发软件。以下简述组态软件开发关键过程。
(1)在组态王中生成A1518系列PID控制器。由于组态王配备对应的驱动，故无须另行开发驱动，只需按照向导便可以在组态王的工程中生成该设备。在组态王中，设备的参数应与控制器内部参数一致。使用软件中的设备测试功能，读取PID控制器的内部寄存器，从而判断组态王软件是否已经与PID控制器正常通信。
(2)在数据词典中设置好各关键变量，开发相关控制画面，并建立设定值、响应值，控制器输出值的动画连接，以生成各种对应的变化曲线。设定值、系统响应值和控制器输出值设为历史记录变量，从而生成历史曲线。
(3)设置基本网络参数。在组态王网络参数设置页中将本机设置成联网，并定义节点名称。在节点类型设置页中，“√”选“本机是IO服务器”，“本机是登录服务器”，“进行历史备份”，保证网络及历史记录功能的正常工作。
