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基于PLC的橡胶坝模糊控制系统的设计

作　者: 苏振
导　师: 伞冶
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 橡胶坝 PLC 模糊PID 触摸屏
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 90次
引　用: 2次
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内容摘要


近年来,随着水利水电技术和高分子合成材料工业的发展,适应国家提出的节约型社会、可持续发展等战略,橡胶坝得到了越来越广泛的应用。本文提出应用PLC和触摸屏人机界面作为控制监控装置,结合模糊PID控制理论,对橡胶坝自动控制系统进行了研究,具有一定的理论和实际意义。本文以小型橡胶坝为研究对象,通过分析橡胶坝的充排水方式与工作原理,结合控制系统的设计要求,最终确定了应用PLC模糊PID控制系统结合HMI人机界面远程监控的解决方案。采用三菱FX2N系列PLC及其模拟量输入输出模块作为核心控制器,搭建了橡胶坝系统整体控制方案。对系统硬件的选型要求和具体型号等关键问题作了说明,并设计了橡胶坝系统的供电电路和现场控制电路。采用离线设计的方法设计了模糊控制器,并且应用MATLAB的模糊控制工具箱求出了模糊控制查询表,并在试验分析的基础上计算出了模糊控制的尺度变换比例因子。通过SIMULINK系统对此模糊控制器进行了仿真研究。使用FX2N系列PLC的编程工具FXGP编制了系统控制程序,实现了在线查表方式的模糊PID复合控制。并对系统辅助设备集水井充排水控制进行了PLC程序设计。利用HITECH PWS3260 color人机界面的ADP 3.0软件编制了系统监控界面,对触摸屏的通讯问题和监控画面功能做了详细说明,最后进行了系统调试。试验和调试结果表明了本文的设计方案合理,实现了橡胶坝的安全自动智能运行,验证了模糊PID控制方案在橡胶坝控制系统中的可行性。该系统具有性能可靠、操作方便、自动化程度高、人机界面直观等特点。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题的背景与意义  8-10
  1.2 橡胶坝国内外的研究现状与分析  10-13
    1.2.1 国外橡胶坝发展现状  10-11
    1.2.2 国内橡胶坝发展现状  11-12
    1.2.3 橡胶坝控制系统的发展方向  12-13
  1.3 模糊PID控制的发展现状  13-14
  1.4 本课题主要内容  14-16
第2章 PLC控制系统的总体设计  16-31
  2.1 橡胶坝控制系统基本要求  16-18
    2.1.1 橡胶坝充排水的工作原理  16-17
    2.1.2 橡胶坝控制系统的基本功能  17-18
  2.2 控制系统总体设计  18-21
    2.2.1 橡胶坝控制方案设计  18-20
    2.2.2 橡胶坝控制系统的控制方式  20-21
  2.3 硬件选型与应用  21-26
    2.3.1 可编程序控制器  21-23
    2.3.2 触摸屏人机界面  23-24
    2.3.3 变频器选择  24-25
    2.3.4 水泵  25-26
  2.4 电控系统电路设计  26-30
    2.4.1 供电电路  26-27
    2.4.2 充排水泵现场控制柜设计  27-28
    2.4.3 变频器电路设计  28-29
    2.4.4 集水井控制系统设计  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 模糊PID控制器的设计  31-47
  3.1 模糊PID控制器  32-42
    3.1.1 模糊控制器结构的选择  34-36
    3.1.2 模糊控制器的设计  36-42
  3.2 MATLAB辅助模糊控制系统设计  42-45
    3.2.1 MATLAB模糊逻辑工具箱  42-43
    3.2.2 利用GUI设计FIS  43-45
  3.3 MATLAB仿真实验  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 橡胶坝控制系统的软件设计  47-59
  4.1 PLC编程语言  47
  4.2 橡胶坝控制程序总体设计  47-48
  4.3 模糊PID控制在PLC中的实现  48-56
    4.3.1 模糊控制功能的实现  48-53
    4.3.2 PID控制功能的实现  53-56
  4.4 集水井充排水的PLC实现  56-58
  4.5 本章小结  58-59
第5章 触摸屏监控系统设计  59-72
  5.1 触摸屏概述  59-60
    5.1.1 触摸屏工作原理  59-60
    5.1.2 触摸屏在工业控制中的应用  60
  5.2 PWS3260 及ADP软件应用  60-64
    5.2.1 PWS3260 简介  60-61
    5.2.2 ADP软件应用  61-64
  5.3 监控界面制作及调试  64-71
    5.3.1 监控系统总体设计  64
    5.3.2 监控画面设计  64-71
  5.4 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 模糊控制、模糊控制系统
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