力控控制策略生成器使用的指南

1、力控®控制策略生成器使用指南2004年6月三维力控科技技术部目录目录.2第一章概述.611 PC控制概述.612策略在力控中的结构.713力控策略示例.8第二章控制模块的基本概念.921 简介.922 基本原理.923 基本准则.1025控制功能模块的构成与相关程序.10第三章常用典型算法.123.1 基本功能块.123.2变量功能块.13321 常数.13322 数据库输入变量.14323 数据库输出变量.14324 系统变量.15325 输入变量.16326 输出变量.163.3数学运算功能块.16331 加法.17332 减法.18333 乘法.18334 除法.19335 乘

2、方.19336 求余.20337 绝对值.20338 反余弦.21339 反正弦.213310 反正切.223311 余弦.223312 正切.233313 正弦.233314 指数.243315 常用对数.243316 自然对数.253317 平方根.253318 取整.263.4 逻辑功能块.26341 逻辑与.27342 逻辑或.28343 逻辑异或.28344 逻辑非.29345 逻辑与非.29346 逻辑或非.30347 两个输入ON有效或门.31348 三个输入ON有效或门.31349 三个输入不一致.323410 开关.323411 定长度脉冲.333412 最大时限脉冲.343

3、413 最小时限脉冲.343414 带死区的等于比较.353415 带死区的不等于比较.353416 带死区的大于等于比较.363417 带死区的大于比较.363418 带死区的小于比较.373419 带死区的小于等于比较.383420 延时.383421 ON延时.393422 OFF延时.393423 看门狗.403424 选通器.413425 变化检测.423426 RS触发器.423.5 程序控制功能块.43351 跳转.43352 调用.44353 返回.443.6 控制算法功能块.44361 脉冲输入点.45362 纯滞后补偿.46363 滤波点.47364 一阶传递函数点.473

4、65 计数器点.48366 计时器点.50367 计算器.51368 累计点.55369 限值点.563610 比例点.573611 PID控制点.573612 比值控制点.623612 斜坡控制点.633613 开关控制器51点.653614 温压补偿点.663615 通用线性化点.683616 线性变换点.703617 高低选点.713618 三者取中点.713619 开关控制器13点.723620 偏差限值点.723621 数字组合点.733622 模拟输入.753623 模拟输出.763624 数字输入.773625 数字输出.773626 变化率点.783627 加权平均滤波.793

5、628 脉宽调制输出.80第四章开发使用指南.814.1菜单的使用.81411 文件.81412 编辑.82413 查看.82414 操作.83415 编译和运行.83416 窗口.84417 帮助.844.2 工具条的使用.844.3 导航器的使用.8544 控制策略在目标设备上执行.8645 控制策略的调试手段.86第五章开发使用示例.8751 在策略中引用db中的变量.8752 PID控制.8953 利用控制策略实现联锁控制的应用示例.90附录.92第一章概述11 PC控制概述在监控系统中，监控硬件设备是必不可少的，这些设备可以是PLC、DCS、智能仪表或基于PC的工业计算机（以下简称P

6、C-Based设备）。也可以是现在流行的现场总线系统，在控制系统中这些设备是参与控制的主角，过程信号的输入和输出必须经由这些硬件设备与现场设备相连，组态软件的控制功能表现在弥补传统设备控制能力的不足、扩大PC-Based设备在控制系统中所占比例等方面。PLC、DCS、智能仪表的部都具有现成的控制算法，通过组态就可以实现预定的控制方案和策略。但它们还有不足之处，首先，这些控制设备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

7、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。PC-Based系统是监控组态软件发挥作用的重要舞台，这是因为：1、PC-Base

8、d控制系统的出现将改变计算机控制系统的格局。PC和现场总线技术是目前影响工业控制领域发展的最重要因素，而PC和现场总线又是紧密地结合在一起的，PC和现场总线促进了控制系统走向开放，也使PC走进了工业控制领域。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。PC-Based控制系统既可以单独存在，也可以与其它系统混合使用，目前PC-Based控制系统正在向各个领域渗透，由于它具有多种优越性，它必将取代传统的控制系统。2、在组态软件上就可以直接组态PC-Based控制系统的控制策略，经编译后下装到每个控制器后即可进入运行，这种PC-Based控制系统采用工

9、业PC的CPU，与普通商用PC的处理能力相当，因此处理能力强，运算速度快，与传统的控制系统相比具有很大的优越性，在控制能力上已超过了传统的PLC等控制系统。3、PC-Based控制系统可以运行嵌入式操作系统，在这种情况下，若干个这种控制系统可以联成大规模的控制网络，每个独立系统的显示器、键盘等设备都可以卸掉，硬盘改用电子盘。在这种情况下，每个独立系统在形式上无异于一套PLC或DCS，而处理和控制能力又大大强过它们。PC-Based控制系统在系统联网能力、联网成本方面比传统控制系统具有更为明显的优势。4、PC-Based控制系统编程工具采用图形化编程语言，只需用鼠标“点击、拖动”就可以建立一个可

10、重复使用的控制方案，大大减少工程时间和人力。12策略在力控中的结构力控R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：13力控策略示例力控R的控制策略生成器以过程控制算法为主，是国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）、

11、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。B厂家生产的控制器程序用程序网络A厂家生产的PLC C厂家生产的数据采集器力控®应用力控® 应与传统的DCS、PLC控制系统相比，控制策略生成器（Strategy Builder）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。第二章控制模块的基本概念21 简介目前有关基于PC-based的成熟的控制功

12、能软件模块还很少，一般将控制功能模块称为“软PLC或Soft PLC”，也有的称“软逻辑”，但这些叫法都不能准确地反映监控组态软件基于PC-based的控制功能模块的含义。在此，我们引入“策略（Strategy）”的概念来描述组态软件的控制功能，策略相当于计算机语言中的函数，是在编译后可以解释执行的功能体。力控R的控制策略生成器StrategyBuilder是一个既可以运行在Windows 98/2000/NT环境，它采用功能框图的方式为编程者提供编程界面，并具备与实时数据库、图形界面系统通讯的功能。其工作桌面如图所示。（图：StrategyBuilder的工作桌面）22 基本原理在力控R的S

13、trategyBuilder中，一个应用程序中可以有很多控制策略，但是有且只能有一个主策略。主策略被首先执行，主策略可以调用或间接调用其它策略。策略嵌套最多不应超过4级（不包括主策略），即0-3级，否则容易造成混乱。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，其它3个级别分别最多可以有255个策略。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，它是策略的基本执行元素，类似一个集成电路块，有若干输入和输出，每个输入和输出管脚都有唯一的名称，不同种类的功能块其每个管脚的意义、取值围也不一样。力控R的控制

14、策略是在控制策略生成器StrategyBuilder中编辑生成的，在控制策略存盘时自动对策略进行编译，同时检查语法错误，编译也可以随时手动进行。如果策略A被策略B调用，则称A是B的子策略。零级策略是主策略的子策略，零级策略的子策略是一级策略，依此类推。23 基本准则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。24 基本步骤根据生产控制要求编写控制逻辑图。根据生产过程的控制要求配置I/O设备。根据逻辑图创建策略与子策略，建立I/O通道与基本功能块的连接。对创建

15、的控制策略进行编译和排错。利用控制策略编辑器的各种调试工具对编辑的策略首先进行分段离线调试，再进行总调试，最后进行在线调试。如果控制策略在本地运行，则将经过调试的策略投入运行；如果策略在目标设备上运行，则将策略下装到目标机中投入运行。25控制功能模块的构成与相关程序力控RStrategyBuilder的系统构成如图所示（见方框），在图中能够看出它与实时数据库与图形界面系统关系紧密。通讯接口实用程序和系统监控程序只有在嵌入式操作系统中才能用到，这时PC-Based系统在控制功能模块的支持下变成了功能强大的PC-Based PLC，这种PLC无论是控制运算能力还是开放性都优于普通PLC，在这种情况

16、下不需要实时数据库和界面系统，因为系统中没有键盘、显示器等外设。（图： StrategyBuilder的系统构成）第三章常用典型算法3.1 基本功能块一种基本功能块可以被反复调用，每次调用被赋予一个名字，功能块的执行顺序和它在屏幕上的位置相关，位置靠左上方的功能块优先执行，按照先左后右、先上后下的顺序执行。基本功能块分五类：变量功能块：为其它功能块提供变量连接；数学运算功能块：完成不同变量之间的数学运算；程序控制功能块：完成策略之间的跳转；逻辑功能块：用于逻辑控制与逻辑运算；控制算法功能块：用于标准控制算法的运算与控制。如图所示，一个基本功能块由下面几部分组成。1、功能块名称：描述功能块的计算

17、类别。2、输入：功能块的输入参数，即参加计算的操作数或者变量。3、输出：功能块的计算输出，用OUT或其它有意义的助记符表示。4、功能块使能端：输入，当它的数值为非0（TRUE）时，才允许功能块对输入变量进行计算，否则功能块不执行计算，计算输出保持上一次的值，可以用另一个功能块的输出连接到功能块的使能端，达到控制是否允许其计算的目的。5、参数：指定功能块中参与运算的必要参数，在组态期间设置这些参数的值，参数的值也可以与其它功能块的输入、输出进行连接，接受来自其它功能块的参数设定或将参数的值送给其它功能块。参数的名称不显示在功能块的输入和输出管脚上，在力控RStrategyBuilder的工作桌面

18、上用鼠标单击一个功能块，其参数就会显示在属性框中，如图所示。（图：功能块的参数）在图所示，比较运算有一个参数死区参数。3.2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/目的名称与其参数名称。变量功能块包含的算法种类如下：常数数据库输入变量数据库输出变量系统变量输入变量输出变量321 常数功能：该块输出一个常数，可以作为其他功能块的输入。参数：参数数据类型功能数据类别数据类型该功能块输出的数据类型数值由数据类别参数决定输出的数值没有输入，一个输出输出：说明数据类型功能输出由数据类别参数决定输出的数值322 数据库输

19、入变量功能：把实时数据库中的变量作为一个其它运算的一个输入。参数：参数数据类型功能数据类型数据类型该功能块输出的数据类型db点名字符串所选择的db中的点名db参数名字符串所选择的db中的参数名没有输入，一个输出输出：说明数据类型功能输出由数据类别参数决定数据库变量的当前值323 数据库输出变量功能：把运算的结果输出到实时数据库的一个点参数中。参数：参数数据类型功能数据类型数据类型该功能块输出的数据类型db点名字符串所选择的db中的点名db参数名字符串该点的参数一个输入，没有输出输入：说明数据类型功能数值输入由数据类别参数决定要输出到实时数据库变量的数值324 系统变量功能：一些特殊的变量，可以

20、作为其它运算的输入参数：参数数据类型功能系统变量名整数：0，秒，0591，分钟，0592，小时，0233，日期，1314，月份，1125，年，从1900起6，星期，067，天，从1月1日起，03658，系统秒，系统从1970算起的秒数（缺省值）没有输入，一个输出输出：说明数据类型功能输出双字根据所选择的系统变量类型输出不同的值325 输入变量功能：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。参数：参数数据类型功能点名字符串控制点的点名参数名字符串该点的参数没有输入，一个输出输出：说明数据类型功能输出双精度浮点数所选择的点参数的数值326 输出变量功能：该变量可以

21、对控制点中的参数进行赋值。参数：参数数据类型功能点名字符串控制点的点名参数名字符串该点的参数一个输入，没有输出输入：说明数据类型功能输入双精度浮点数要写入到该参数的数值3.3数学运算功能块数学运算功能块包含的算法种类如下：加法减法乘法除法乘方求余绝对值反余弦反正弦反正切余弦正切正弦指数常用对数自然对数平方根取整331 加法功能：把两个操作数相加。Result = in1 + in2三个输入，一个输出输入：输入数据类型功能使能端逻辑量加法是否执行In1双精度浮点数加法的被加数In2双精度浮点数加法的加数输出：输出数据类型功能输出双精度浮点数两个操作数的和332 减法功能：把两个操作数相减。Res

22、ult = in1 - in2三个输入，一个输出输入：输入数据类型功能使能端逻辑量减法是否执行In1双精度浮点数减法的被减数In2双精度浮点数减法的减数输出：输出数据类型功能输出双精度浮点数两个操作数的差333 乘法功能：把两个操作数相乘。Result = in1 * in2三个输入，一个输出输入：输入数据类型功能使能端逻辑量乘法是否执行In1双精度浮点数乘法的被乘数In2双精度浮点数乘法的乘数输出：输出数据类型功能输出双精度浮点数两个操作数的积334 除法功能：把两个操作数相除。Result = in1 / in2。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，一个输出输入：输入数据类型功能使能端逻辑量除法是否执行In1双精度浮点数除法的被除数In2双精度浮点数除法的除数输出：输出数据类型功能输出双精度浮点数两个操作数的商335 乘方功能：把两个操作数相减。Result = in1 - in2三个输入，一个输出输入：输入数据类型功能使能端逻辑量乘方是否执行In1双精度浮点数乘方的底数In2双精度浮点乘方