多功能过程监控系统.pdf

本发明公开一种多功能过程监控系统，参数传感单元与触摸屏相连，接收多路参数信号；控制器与触摸屏进行实时通讯，接收经过触摸屏处理后的参数信号；测量参数在触摸屏上实时显示记录，参数的设定也在触摸屏上输入完成，控制器接收来自触摸屏的参数设定信号，经过PID或智能控制计算，把差值信号转换为参数控制信号输出；由该控制信号驱动执行单元，控制阀门的开度、开关的通断和功率的大小，达到参数的精确控制。在触摸屏上可以设置参数控制工艺参数曲线，参数的测量值曲线同样显示在触摸屏上，设定参数SV和测量参数PV两条曲线在同一个坐标图中实时显示比较。报警值和其他控制参数可以实时地设置和修改。本发明操作简单，控制过程清楚、透明和直观。

1.  一种多功能过程监控系统，其特征在于：包括触摸屏、控制器、多个 参数传感单元和多个执行单元；所述参数传感单元检测包括温度、压力和流量 在内的过程参数，各参数传感单元与触摸屏相连，所述触摸屏接收各参数传感 单元送来的过程参数信号，在触摸屏上实时显示记录，过程参数的设定在触摸 屏上输入完成；所述控制器与触摸屏相连，进行实时通讯，控制器接收来自触 摸屏的参数信号，在控制器内进行PID或智能控制计算，把差值信号转换为控 制信号输出；由控制器输出的控制信号驱动所述执行单元，各执行单元控制阀 门的开度、开关的通断和功率的大小，达到过程参数的精确控制。

2.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述触摸屏 采用彩色的带2个通讯端口功能的触摸屏，来自参数传感单元的信号存储在触 摸屏中，经程序转换后，显示在触摸屏上，输入的参数控制工艺参数存储在内 存中，通过编制程序，转化为曲线，显示在触摸屏上。

3.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述控制器 采用可编程控制器，具备通讯功能。

4.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述参数传 感单元具有将参数信号转换为标准信号的功能，并具有通讯功能。

5.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述执行单 元采用电力调压调功器、空气煤气流量执行器或电磁阀。

6.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述触摸屏 显示的内容包括设定参数SV和测量参数PV两条曲线，所述两条曲线在同一 个坐标图中实时显示。

7.  根据权利要求1所述多功能过程监控系统，其特征在于：所述控制器 的过程参数控制有定值控制和曲线控制两种控制模式。

多功能过程监控系统
技术领域
本发明涉及工业过程参数控制技术领域，具体涉及一种工业生产过程控制 中，对温度、压力和流量等参数实现多功能控制和记录的系统。
背景技术
目前在温度、压力和流量等控制方面，主要采用传统的数字控制仪。数字 控制仪能满足大部分简单或复杂的控制要求。但随着工业工艺的不断发展，一 方面推动控制要求更高，另一方面又要求控制简单易懂，希望人机交换要清楚、 直观。显然，数字控制仪在这方面有一定的欠缺和不足。
在一些对过程参数（如：温度）要求特殊的场合，比如工件的热处理加工， 需要连续在不同的时间段采用不同的加工工艺温度，如果采用温控仪表来实 现，就会带来一定的困难，也很难增加一些附加控制功能，经常会误操作，从 而难以保证加工质量。
基于上述现状，开发一种能实现工业过程参数多功能控制，且人机交换友 好而直观的系统，就成为业界的迫切需求。
发明内容
针对现有数字控制仪存在的上述缺陷，申请人经过研究改进，提供一种可 以克服数字控制仪的缺陷，增强人机的友好交换，使操作简单方便可靠的多功 能过程监控系统。
本发明的技术方案如下：
一种多功能过程监控系统，包括触摸屏、控制器、多个参数传感单元和多 个执行单元；所述参数传感单元检测包括温度、压力和流量在内的过程参数， 各参数传感单元与触摸屏相连，所述触摸屏接收各参数传感单元送来的过程参 数信号，在触摸屏上实时显示记录，过程参数的设定在触摸屏上输入完成；所 述控制器与触摸屏相连，进行实时通讯，控制器接收来自触摸屏的参数信号， 在控制器内进行PID或智能控制计算，把差值信号转换为控制信号输出；由控 制器输出的控制信号驱动所述执行单元，各执行单元控制阀门的开度、开关的 通断和功率的大小，达到过程参数的精确控制。
其进一步的技术方案为：所述触摸屏采用彩色的带2个通讯端口功能的触 摸屏，来自参数传感单元的信号存储在触摸屏中，经程序转换后，显示在触摸 屏上，输入的参数控制工艺参数存储在内存中，通过编制程序，转化为曲线， 显示在触摸屏上。
其进一步的技术方案为：所述控制器采用可编程控制器，具备通讯功能。
其进一步的技术方案为：所述参数传感单元具有将参数信号转换为标准信 号的功能，并具有通讯功能。
其进一步的技术方案为：所述执行单元采用电力调压调功器、空气煤气流 量执行器或电磁阀。
其进一步的技术方案为：所述触摸屏显示的内容包括设定参数SV和测量 参数PV两条曲线，所述两条曲线在同一个坐标图中实时显示。
其进一步的技术方案为：所述控制器的过程参数控制有定值控制和曲线控 制两种控制模式。
本发明的有益技术效果是：
本发明与现有技术比较，结构简单，功能完善；可视化参数操作，简单可 靠；过程控制直观透明；便于远程监控和易于设备扩展；适合多路过程参数控 制，性价比较高。
1、参数传感单元与触摸屏相连，触摸屏接收过程参数信号，在触摸屏上 实时显示记录，过程参数的设定也在触摸屏上输入完成。控制器与触摸屏进行 实时通讯，控制器接收来自触摸屏的参数信号，经过PID或智能控制计算，把 差值信号转换为控制信号输出。由控制信号驱动执行单元，执行单元控制阀门 的开度、开关的通断和功率的大小等，从而实现过程参数的精确控制。
2、在触摸屏上可以设置过程参数控制工艺参数，输入一段，显示一段， 自动生成曲线，清楚直观。过程参数的测量值曲线同样实时显示在触摸屏上， 设定参数SV和测量参数PV两条曲线在同一个坐标图中实时显示。报警值和 其他控制参数可以灵活实时设置修改。
3、参数传感单元与触摸屏联接，而不与控制器相连。触摸屏具有较强的 通讯功能和内存空间，能接收多路过程参数信号而不受限制。因不直接接受参 数信号，不占用控制器资源，故对控制器的性能要求不高，一般通用型就可以 满足要求。在系统需要扩展的情况下，无需做较大的变动就可实现。
4、设定参数SV和测量参数PV两条曲线，可以同时在一个坐标图中实时 显示比较。并具有设定参数工艺曲线运行、暂停和停止功能。
5、系统的过程参数控制有定值控制和曲线控制两种控制模式。
6、在触摸屏画面上，可以对测量参数上、下限报警值和偏差值进行设置 和修改，并能显示执行单元的工作状态（如：开、关、输出值、工作、故障等）。
7、在触摸屏画面上，实时记录过程参数数据，以表格和曲线等形式记录 参数并长期保存历史数据。通过串口，可以输出数据或打印数据。
本发明的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明的系统组成框图。
图2是本发明的工艺曲线设置图。
图3是本发明的运行过程温度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
下面以过程参数中最常见的温度为例作说明。
如图1所示，本发明包括触摸屏、控制器、多个参数传感单元1-N和多个 执行单元1-N。触摸屏与参数传感单元相连、与控制器相连，控制器与触摸屏 相连、与执行单元相连。触摸屏采用彩色的带2个通讯端口功能的触摸屏，来 自参数传感单元的信号存储在触摸屏中，经程序转换后，显示在触摸屏上，输 入的参数控制工艺参数存储在内存中，通过编制程序，转化为曲线，显示在触 摸屏上。控制器可以选择国内外的可编程控制器，具备通讯功能。参数传感单 元具有将参数信号转换为标准信号的功能，并具有通讯功能。执行单元可以是 电力调压调功器、空气煤气流量执行器或电磁阀等。
在本实施例中，参数传感单元为温度传感单元，温度传感单元利用热电阻 或热电偶，把检测到的温度信号转换为电压信号，经过放大、滤波和补偿后， 再转换为数字信号，经过串口把温度数据传送给触摸屏。
如图2所示，触摸屏接收到温度数据后，保存在相应的内存中。经过程序 转换后，温度值在触摸屏上显示。在触摸屏上的温度曲线设置画面中，键入工 件所需的工艺温度参数，包括目标温度、加热时间。根据工艺需要设置相应步 段数。设置完成确定后，在温度、时间坐标图中就自动生成工艺曲线。
控制器接收来自触摸屏的温度数据，分配给对应的参数，做好控制准备工 作。当满足加热条件，包括外界设备的联锁信号时，控制器根据温度差值信号 执行设计好的控制算法，输出控制信号，推动执行单元工作。在温度控制过程 中，遇到需要中途暂停加热工作时，只需在触摸屏上按下加热暂停按钮即可。 系统给出控制进程信息，包括：已加热时间，当前设定温度，加热状态（升温 或保温），剩余时间等。系统具有两种温度控制方式：定值控制和曲线控制， 根据工艺需要选择工作方式。设置温度上、下限或偏差值参数，保证系统稳定 可靠工作。在触摸屏上可以设置、修改温度控制算法中所需的参数，如：P、I、 D等。
如图3所示，系统运行过程中，得到温度曲线图和数据表格。通过串口输 出。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以 理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到 的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。