loading基于实验用温度液位控制电气模拟实训装置设计
□谭祖印
【内容摘要】文章论述了基于人工智能调节器和MCGS组态控制软件的温度液位控制电气模拟实训装置的设计方案。本装置
利用MCGS设计可视化的人机界面实现系统利用AI－708型人工智能调节器作为温度和液位信息处理的控制器，
了温度与液位的实时监控，通过联机调试，系统运行可靠平稳，实现了预期目标。
【关键词】温度液位控制；人工智能调节器；模拟实训；MCGS【作者单位】谭祖印，广西师范大学
随着社会的发展，科技的不断进步，各种自动化技术在工业、农业、国防等各领域得到了广泛的应用，而温度液位控
也是制是工业电气自动化控制过程中使用较为广泛的一种，
实验教学的重点内容，其主要功能是实时监测一定容器内的
然后根据状态信息，去实现相应液体温度和液位变化状态，
的操作控制。该装置以水箱中的液体温度和液位作为被控
利用人工智能调节器和MCGS组态控制软件对温度和对象，
液位实现自动控制。经安装、调试，装置运行平稳、可靠。通过这套装置既可让学生了解温度液位控制装置的基本功能，工作过程及电气线路，学生亲自参与其中，同时也培养学生的实际动手能力，训练学生的电气电子工程设计思维。
一、装置系统工作原理及要求
本装置温度测量是利用温度传感器热电阻受到温度变
而通过读取电阻值并进行相应规则计算化会产生阻值变化，
转化为相应温度值。液位测量则是应用压力传感器受到液
而通过读取电压值并进行相应体压力变化而产生电压变化，
规则计算转化为液位值。装置以AI－708型人工智能调节
利用热电阻Pt100将器作为温度和液位信息处理的控制器，
温度变化转化为电阻值变化，调节器根据输入电阻值的变化
从而得出温度值，并在面板上显示。在设定参数下进行运算，
同理，利用压力传感器将液压转化为调节器的输入电压，调3%～5%，多种杂饼（粕）的使用量一般不要超过6%，且要确保日粮中的总蛋白含量不低于饲养标准。
2．动物性蛋白质饲料。主要包括鱼粉、肉粉、肉骨粉、血粉，羽毛粉等。中国使用的鱼粉（包括进口鱼粉和家用鱼粉）是由全鱼制成的纯鱼粉，不含异物。优质鱼粉具有约64的高蛋白质含量，良好的氨基酸平衡以及高水平的赖氨酸和蛋
维生素E和维生素B12，这些都不氨酸。它还含有维生素A、
是在所有植物性饲料中都能找到的，其他B族维生素也很
一般只用于约3倍鸡饲料。在高。由于优质鱼粉的价格高，
育种和产蛋期，一般不使用鱼粉。
肉粉和肉骨粉的粗蛋白质含量为40～50%，赖氨酸含量
B族维生素含量但蛋氨酸和色氨酸含量低（低于血粉），高，
D、B12的含量低于鱼粉。较高，维生素A、
（三）矿物质饲料。主要包括骨粉、石粉、贝壳粉、磷酸氢钙和盐。石粉是最经济常用的钙补充剂，在生长阶段蛋鸡和成年鸡饲料中的用量分别为1%～2%和6%～8%。贝壳粉的用量一般雏鸡为1%～2%，产蛋鸡为5%～7%。食盐的用
得出液位节器根据电压值的变化在设定参数下进行运算，
值。通过在仪表中设定温度和液位的上、下限报警值，当测
仪表发出报警信号，指示灯亮，并使相应量值到达设定值时，
的输出接口接通。装置中就利用这些报警信号来控制注水
从而实现温度和液位的控制。和放水水泵以及加热装置，
二、装置系统硬件设计
本装置的主监测设备采用的是AI－708型人工智能调节器，它是较先进的国产仪表，该系列仪表采用了国际先进
内部应用了高性能的ASIC芯片和模块化硬件设计，输技术，
测量精度高。仪表具备100～240VAC入采用数字校正技术，
输入开关电源及多种外形尺寸，输入功能全通用，具有多种
输出模块化，适用于多种应用场合。此外，该系列输入规格，
仪表采用先进的专家PID智能调节算法，控制精度稳定，无
具备自整定功能，且具有通讯功能，可通过计算机对仪超调，
表进行多项控制和操作。
本装置系统选择的温度传感器是Pt100铂电阻，它是中低温测量区使用最广泛的一种温度传感器，主要特点是测量精
性能稳定。系统选用的压力传感器是液位浮球开关，选度高、
择了侧装式不锈钢浮球的高温水位开关，该液位开关结构简使用方便，不需要提供电源，且体积小，工作寿命长。单，
本装置工作流程为：系统上电—按下启动按钮—加液—量一般为0.25%～0.3%。
五、结语
鸡饲料营养丰富，相互转化、促进和辅助。除了Carbohy-drates，fats，proteins，minerals，vitaminsandothertraceelements等基本营养素外，钙、磷也是鸡所需的更多矿物质，占总矿物质的70%左右。在维持肌肉、心脏和神经的正常生理功能，调节酸碱平衡和促进血液凝固方面起着重要作用。一般来说，养鸡对钙的需求量为0.8～1.0%，成年鸡产卵后的钙需
钙含量会适当求量为3.0～4.0%。当饮食中的能量较高时，
增加。因此，在饲料的配制中，应注意合理，全面地添加各种营养素。
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J］．北方牧业，2011，15的评估［
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达到液位上限（报警输出）—加热—达到温度上限（报警输
出）—放液—达到液位下限（报警输出），
然后再循环。首先，按下本装置的总启动按钮，系统判断液位是否到达设定上限
值，
如果液位没有达到上限，则开启加水水泵进行注水；注水到达上限后，判断温度是否达到设定上限值，如果温度没有
达到上限，
则启动加热设备进行加热，当加热温度到达设定上限后，
启动防水水泵进行放水，放水到下限位后，又进行加水，如此循环，直到按下本装置总的停止按钮，装置停止工
作。图1为控制电路图。其中，
温度和液位的测量分别使用两个AI－708型人工智能调节器来实现。
图1控制电路图
为实现本装置系统所要达到的功能，是否正确设置AI－708型人工智能调节器的控制参数是温度、液位能否实现自动控制的关键，因此，必须对该仪表有清晰的了解，才能正确
设置，
以达到所要求的功能。本仪表共有23个参数可设置，8个现场参数可定义，各参数代号、含义和设定值都有着特定的含义。在此，针对本装置系统所要实现的功能，列出主要的参数说明和设置值如下：
水位监控表主要参数设置及说明HIAL（上限报警限值）：15LOAL（下限报警限值）：15dF（回差）：5
ctrL（控制方式）：0Sn（输入规格）：33
dIH（输入上限显示值）：47OP1（输出方式）：4
ALP（报警参数定义）：46CF（系统功能选择）：2Ｒun（运行状态）：1
温度监控表主要参数设置及说明HIAL（上限报警限值）：25LOAL（下限报警限值）：0dF（回差）：0．2ctrL（控制方式）：0Sn（输入规格）：21OP1（输出方式）：4OPL（输出下限值）：0OPH（输出上限值）：100ALP（报警参数定义）：46CF（系统功能选择）：2Ｒun（运行状态）：1
HIAL、LOAL和dF分别用于设定温度液位的上限、下限
报警值和回差，
当上限值达到HIAL+dF数值时，报警输出，且输出保持到放水或者温度下降到HIAL－dF值时才解除，下限亦同理。Sn为输入规格，在本系统中初次设置液位监控
表为33，
输入接压力传感器转换的1～5V电压，初次设置温度监控表为21，
输入接温度传感器热电阻Pt100。OP1为输出方式，在本装置系统中设置为4，
4～20mA电流输出。ALP用于设定第一和第二报警位置的报警方式，本处设置为46，即为上限报警由AL1输出，下限报警由AL2输出。
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三、装置系统监控软件设计
实现可视化的实时监测和控制，对于温度液位控制装置系统来说，是非常重要的一项现实需要，在实际项目中，设计
人员可以实行远程的直观立体的监测，
而不需要亲临现场。本装置系统可视化监控选用的组态软件是MCGS，
MCGS是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制等。
在本装置系统中，利用MCGS组态软件实现AI－708型
智能调节器与上位机的通信，
从而可以利用上位机对装置系统参数进行修改和监测，
AI－708型调节器与MCGS组态软件的通信已经在软件中以设备模块的形式嵌入到MCGS组态软件的设备窗口。在添加完设备后，设置仪表和MCGS的
通信地址，
再检测两者参数是否对应，是否已建立通信，如果无误，即可设计监控的参数变量和画面。
MCGS组态监测软件实现的功能：第一，温度、液位状态
监测。装置能实时以数值的形式输出当前液体温度，
以动画形式显示当前液位的高低以及报警信号等信息。第二，系统监测参数的设定与修改。可以通过MCGS组态控制界面设定并修改目标温度或者液位值。第三，控制方式的切换。可
以实现自动与手动两种控制方式的选择。第四，
防干烧报警。报警事件记录功能，当水箱中的液位低于设定值时，会
自动启动警告提示，
以防止系统干烧。第五，温度液位状态显示。装置能够显示温度设定值、测量值变化的实时曲线。第六，报表数据的输出。通过数据报表功能，本装置可以输出系统中进水阀、出水阀及水温的实时数据报表。图2为MCGS组态软件监控画面。
图2MCGS组态软件监控画面图
四、结语
本文在分析了基于智能调节器和MCGS组态控制软件的温度和液位控制装置的工作原理及要求的基础上，设计了
温度液位控制电气模拟实训装置，
并按其实际工作过程及工艺要求，对所设计的电气控制系统及所编程序进行了现场调
试，
通过实际验证，已能完成设计所要实现的功能和要求。通过该该装置，可以使学生更加了解关于智能仪表和组态控
制方面的知识，
对使用智能仪表和组态软件实现控制系统的设计有了较直观的认识，通过亲身实践，深刻领悟了智能仪表和组态软件监控系统的设计和实现过程。
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