| 【中文题名】 | 基于现场总线的热工控制系统研究及其组态程序开发 |
| 【英文题名】 | The Research of Thermal Control System Based on Fieldbus and the Development of Its Configurable Program |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-6-29 |
| 【中关键词】 | 现场总线,PROFIBUS,模糊控制,PLC,组态王, |
| 【英关键词】 | Fieldbus,PROFIBUS,Fuzzy Control,PLC,KingView, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热工量测和热工自动控制>热工自动控制>> |
| 【论文摘要】 | 当今社会,信息技术的迅猛发展已经深入到各个领域,对传统的监控模式产生了极大的影响。现场总线技术以其结构简单、费用低、易于维护、可靠性高、开放性等多种优势日渐成为自动化领域的热点。基于现场总线的控制系统以其诸多优点在工业监控领域引起了一场划时代的变革。热工控制系统自动化一直是工业监控领域的一个热点,本文介绍了基于PROFIBUS现场总线的热工控制系统的基本结构及实现方法。
传统的PID控制在热工控制系统中一直占有主导地位,原因在于它的结构简单,易于设计。但是,传统的PID控制也在控制过程中遇到了不少问题,例如系统超调量大、震荡周期多、在控制具有较大时延的对象时稳定性能差等。
最近几年里,大量的先进控制技术得到了发展,模糊逻辑控制就是其中之一。它在工业实际应用中非常引人注目。因为模糊逻辑控制能模仿人思考和处理问题的方式,抓住对象的不确切信息,所以模糊逻辑控制往往能够取得令人满意的控制效果。
本文通过对以空气/水为介质的换热器控制系统的设计,说明了模糊控制在热工控制系统中的应用前景。在换热器出口水温控制中,本文运用MATLAB语言对PID控制、模糊控制以及模糊-PID双模控制进行... |
| 【论文题纲】 |
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第1章 绪论 |
11-20 |
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1.1 前言 |
11 |
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1.2 现场总线简介 |
11-12 |
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1.3 热工控制系统特点及其对现场总线的要求 |
12-16 |
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1.3.1 热工控制系统的特点 |
13-14 |
|
1.3.2 设备特征 |
14 |
|
1.3.3 信息类型 |
14-15 |
|
1.3.4 通信需求 |
15-16 |
|
1.4 自动控制理论的发展 |
16-17 |
|
1.5 组态软件概述 |
17-19 |
|
1.5.1 组态软件的产生 |
17 |
|
1.5.2 组态软件的概念 |
17-18 |
|
1.5.3 组态软件的现状 |
18-19 |
|
1.6 本课题的主要任务 |
19-20 |
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第2章 现场总线的基本概念 |
20-27 |
|
2.1 现场总线的本质含义 |
20 |
|
2.2 现场总线的网络体系结构 |
20-21 |
|
2.3 现场总线的特点和优点 |
21-22 |
|
2.4 现场总线的发展现状和几种典型的现场总线 |
22-23 |
|
2.5 PROFIBUS现场总线技术 |
23-27 |
|
2.5.1 PROFIBUS技术概貌 |
23-24 |
|
2.5.2 PROFIBUS协议结构 |
24-26 |
|
2.5.3 PROFIBUS-FMS |
26-27 |
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第3章 基于PROFIBUS的热工控制系统设计 |
27-38 |
|
3.1 系统的总体设计原则 |
27 |
|
3.2 系统结构 |
27-28 |
|
3.3 PROFIBUS网络 |
28-31 |
|
3.4 换热器控制系统设计 |
31-38 |
|
3.4.1 PLC选型与设计 |
33-35 |
|
3.4.1.1 PLC选型 |
33-34 |
|
3.4.1.2 模拟量I/O分配 |
34-35 |
|
3.4.2 PLC软件设计方案 |
35-36 |
|
3.4.3 组态软件设计方案 |
36-38 |
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第4章 热工系统模糊控制算法 |
38-50 |
|
4.1 模糊控制的基本概念 |
38-44 |
|
4.1.1 模糊控制的基本原理 |
38-39 |
|
4.1.2 模糊控制器的基本设计方法 |
39-44 |
|
4.1.2.1 模糊控制器的结构设计 |
40 |
|
4.1.2.2 模糊控制规则的设计 |
40-42 |
|
4.1.2.3 精确量与模糊量之间的相互转换 |
42-43 |
|
4.1.2.4 论域、量化因子及比例因子的选择 |
43-44 |
|
4.1.2.5 模糊控制算法 |
44 |
|
4.2 换热器出口水温模糊控制系统的设计 |
44-50 |
|
4.2.1 出口水温模糊控制系统的组成 |
44-45 |
|
4.2.2 模糊控制器的结构设计 |
45 |
|
4.2.3 确定模糊控制器的赋值表 |
45-47 |
|
4.2.4 建立模糊控制规则 |
47-48 |
|
4.2.5 建立模糊控制表 |
48-49 |
|
4.2.6 模糊控制器的参数确定 |
49-50 |
|
第5章 换热器控制系统仿真与算法实现 |
50-64 |
|
5.1 换热器出口水温控制仿真 |
50-58 |
|
5.1.1 出口水温控制数学模型 |
50-52 |
|
5.1.2 模糊控制仿真 |
52-54 |
|
5.1.3 PID控制仿真 |
54-56 |
|
5.1.4 模糊-PID控制仿真 |
56-58 |
|
5.1.5 仿真结果比较 |
58 |
|
5.2 控制算法的PLC实现 |
58-64 |
|
5.2.1 数据采集 |
59 |
|
5.2.2 PID控制子程序 |
59-61 |
|
5.2.2.1 PID控制器的数字化 |
59-60 |
|
5.2.2.2 程序设计流程 |
60-61 |
|
5.2.2.3 梯形图程序设计 |
61 |
|
5.2.3 模糊控制子程序 |
61-64 |
|
5.2.3.1 程序设计流程 |
61-62 |
|
5.2.3.2 梯形图程序设计 |
62-64 |
|
第6章 控制系统组态程序设计 |
64-75 |
|
6.1 组态软件简介 |
64-66 |
|
6.2 实时数据库系统 |
66-67 |
|
6.3 控制系统人机界面的组态设计 |
67-75 |
|
6.3.1 过程界面设计 |
68 |
|
6.3.2 出口水温控制操作界面设计 |
68-69 |
|
6.3.3 控制方式选择界面设计 |
69-70 |
|
6.3.4 历史趋势曲线界面设计 |
70-71 |
|
6.3.5 温控曲线界面设计 |
71-72 |
|
6.3.6 报警窗口界面设计 |
72-73 |
|
6.3.7 报表窗口界面设计 |
73-75 |
|
第7章 结论与展望 |
75-76 |
|
7.1 结论 |
75 |
|
7.2 进一步工作的方向 |
75-76 |
|
致谢 |
76-77 |
|
参考文献 |
77-79 |
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附录A Ziegler-Nichols整定方法程序清单 |
79-80 |
|
附录B PID控制梯形图程序清单 |
80-85 |
|
附录C模糊控制梯形图程序清单 |
85-89 |
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个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果 |
89 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.131612 |
