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二容水箱過程控制實驗裝置上位機設計,①頁數(shù) 54②字數(shù) 20630③ 摘要 摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)展，液位控制在各種過程控制中的應用越來越廣泛。本設計以二容水箱實驗液位控制模型為研究對象，采用模糊控制，并用組態(tài)王進行上位機組態(tài)。組態(tài)界面包括：水箱實驗界面（包括實時趨勢曲線）、報警窗口、實時...
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二容水箱過程控制實驗裝置上位機設計
①頁數(shù) 54
②字數(shù) 20630
③ 摘要
二容水箱過程控制實驗裝置上位機設計
摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)展，液位控制在各種過程控制中的應用越來越廣泛。本設計以二容水箱實驗液位控制模型為研究對象，采用模糊控制，并用組態(tài)王進行上位機組態(tài)。組態(tài)界面包括：水箱實驗界面（包括實時趨勢曲線）、報警窗口、實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表、歷史趨勢曲線。所有畫面的動態(tài)顯示用命令語言連接。
在對二容水箱實驗進行組態(tài)的基礎(chǔ)上，將單容水箱液位控制進行上位機組態(tài)，并將模糊控制算法和PID控制算法分別內(nèi)嵌于組態(tài)王后臺命令語言中，進而比較兩種控制算法的控制效果。
Process Control Experiments on Two Water Tanks
System with Supervisory Computer
Abstract：Along with industrial development, level control is getting more and more extensive in various course controls. The design takes the level control model of the experiment installation of two water tanks as study object, adopts fuzzy control, and carries on the Supervisory Computer configuration with the configuration software such as KingView. The configuration interfaces include experimental water interface(including real-time trend curve)，Warning window，Real-time data reports，Historical data reports and Historical trend curves. All the dynamic displays of screens are connected by command language.
On the basis of the configuration of two water tanks experiment, the design completes PC configuration for the level control of single water tank. And then it compares control-effects of Fuzzy control and PID control algorithms through embedding them in the configuration-command language.
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
④目錄
目 錄
1緒論…………………………………………………………………………………1
1.1課題的提出及研究意義…………………………………………………………1
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………………1
1.3本文研究的主要內(nèi)容……………………………………………………………2
2 二容水箱控制系統(tǒng)模型的建立……………………………………………………3
2.1 二容水箱結(jié)構(gòu)的建立……………………………………………………………3
2.2 二容水箱實驗建?！?
3 二容水箱模糊控制器設計…………………………………………………………5
3.1 模糊控制理論介紹………………………………………………………………5
3.2 模糊控制基本思想………………………………………………………………5
3.3 模糊控制器的設計………………………………………………………………7
3.4 二容水箱液位控制模糊控制器設計……………………………………………8
4 組態(tài)軟件在二容水箱實驗中的應用…………………………………………13
4.1 軟件介紹………………………………………………………………………13
4.2 二容水箱實驗組態(tài)……………………………………………………………14
4.2.1 新建工程……………………………………………………………………14
4.2.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面………………………………………………………………16
4.2.3 用戶窗口組態(tài)………………………………………………………………16
4.2.4 定義I/O設備………………………………………………………………17
4.2.5 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫…………………………………………………………………21
4.2.5.1 變量類型…………………………………………………………………22
4.2.5.2 連接設備…………………………………………………………………23
4.2.6 報警系統(tǒng)設計………………………………………………………………25
4.2.6.1 定義事件類型和變量的報警屬性………………………………………25
4.2.6.2報警的記錄和顯示………………………………………………………28
4.2.7 報表系統(tǒng)設置………………………………………………………………29
4.2.8 建立動畫連接………………………………………………………………31
4.2.9 運行和調(diào)試…………………………………………………………………31
4.2.9.1 主畫面運行系統(tǒng)…………………………………………………………32
4.2.9.2 報警窗口運行系統(tǒng)………………………………………………………33
5 基于單容水箱液位控制的不同算法的比較……………………………………34
5.1 單容水箱機理建模……………………………………………………………34
5.2 單容水箱PID控制……………………………………………………………35
5.3單容水箱實驗組態(tài)……………………………………………………………39
6 總結(jié)………………………………………………………………………………40
附錄 A………………………………………………………………………………43
附錄 B………………………………………………………………………………46
附錄 C………………………………………………………………………………47
附錄 D………………………………………………………………………………48
參考文獻……………………………………………………………………………49
致謝……………………………………………………………………………51
⑤關(guān)鍵字
關(guān)鍵詞：二容水箱實驗，組態(tài)王，模糊控制，單容水箱，PID控制
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
⑥參考文獻
[1]王志新,谷云東.隨機出、入水雙容水箱液位控制實驗及被控對象的數(shù)學模型.化工自動化及儀表,2006,33(2):13～16.
[2]魏橫華,吳漢生.雙容水箱計算機控制實驗系統(tǒng)的研制.實驗室研究與探索,2005,24(1):31～32.
[3]Teodor Marcu,Letitia Mirea,Attila Klosz.A Neural Network Approch to Robust Model—Based Diagnosis of Faults in a Three—Tank system [J].IEEE Proceedings of the International Symposium on Computer—Aided Control System Design (ISBNO—7803—3032—3).1996:111—116.
[4]陳廣慶,劉廷瑞,楊興華.基于MCGS組態(tài)軟件的液位串級控制系統(tǒng).煤礦機械,2007,28(9):92～94.
[5]吳清亮.組態(tài)軟件在生產(chǎn)過程控制中的應用及研究.碩士學位論文.河海大學，2003.
[6]陳薇,吳剛.非線性雙容水箱建模與預測控制.系統(tǒng)仿真學報,2006,18(8):2078～2081.
[7]畢文彬.嵌入式圖形組態(tài)軟件的研究與開發(fā).碩士學位論文.大連理工大學，2006.
[8]N K Poulsen, B Kouvaritakis,M Cannon.Nonlinear constrained predictive control applied to a couple—tank.Apparatus [J].IEE Proc.—Control Theroy Appl.(s1350—2379).2001,148(1):17—24.
[9]孫紅英，顏德文，李斌.基于參數(shù)自整定模糊PID的三容水箱液位控制. 電器應用，2006，25（8）：97～99.
[10]韓啟綱，吳錫祺.模糊控制技術(shù)與儀表裝置.北京：中國計量出版社，1997，7：75～140.
[11]章衛(wèi)國，楊向忠.模糊控制理論與應用.陜西：西北工業(yè)大學出版社，2001，2：48～63.
[12]趙科.三容水箱的建模及基于T-S模型的模糊PID控制.碩士學位論文.內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古工業(yè)大學,2006.
[13]諸靜等著.模糊控制原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.
[14]王登貴.PLC模塊化生產(chǎn)設備計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計與研究.碩士學位論文.陜西:西北農(nóng)林科技大學,2007.
[15]林威漢,高春光,張海濤.國內(nèi)組態(tài)軟件的現(xiàn)狀與未來.時代前沿,2002,6:9～12.
[16]孫旭松.PLC與上位機的通信實現(xiàn).科技資訊,2006,25:81～82.
[17]李訓杰.MCGS組態(tài)軟件在供水自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)控制計算機,2005,18(2):51～68.
[18]李丹,呂瑞典,謝沖等.MCGS組態(tài)軟件在控制實驗室建設中的應用.實驗科學與技術(shù),2006,(3):107～108.
[19]武麗.基于MCGS的鍋爐液位-流量串級監(jiān)控系統(tǒng)的設計.工礦自動化,2004,(5):32～33.
[20]溫建軍.基于組件對象模型的上位機---PLC串行通訊程序設計.電子工業(yè)專用設備,2007,152:70～73.
[21]魏金城,白申義.MCGS開發(fā)的液位控制上位機監(jiān)控.工業(yè)控制計算機,2007，20（2）:47～48.
[22]洪偉.大高爐上位機系統(tǒng)MASBF的設計與實現(xiàn).冶金自動化,1993,17(1):15～18.
[23]陳丹丹,張秀宇,王建國.雙容水箱虛擬實驗裝置的研制.儀器儀表用戶，2007，2（2）：43～44.
[24]呂項羽.小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的研制.碩士學位論文.北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2005.
[25]賈鯤.監(jiān)控組態(tài)軟件平臺的設計與實現(xiàn).碩士學位論文.中南大學，2006.
[26]呂凌歐.嵌入式人機界面組態(tài)軟件研究.碩士學位論文.大連理工大學，2006.
[27]王曉鵬.三容水箱液位控制系統(tǒng)動態(tài)仿真與多變量過程的在線監(jiān)測. 碩士學位論文.濟南：山東大學，2005.
[28]牛廣玉，張雷，淮小利.基于LabVIEW的水箱平臺設計及PID控制特性分析.儀表技術(shù)與傳感器，2007，7：25～28.
[29]劉振宇.基于液位控制的不同算法的研究.農(nóng)業(yè)與技術(shù),2007,27(4):164～165.
[30]傅巍.引水式小型水電站閘門自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究. 碩士學位論文.沈陽：東北農(nóng)業(yè)大學，2007.
[31]張玉華.組態(tài)軟件中控制算法的應用及研究.碩士學位論文.河海大學，2004.
[32]杜志偉，陳輝，尹力.階躍響應模型在三容水箱中的預測控制. 碩士學位論文.黑龍江：東北林業(yè)大學，2003，16（2）：30～31.
[33]侯濤，董海鷹.基于THJ-3型的二容水箱模糊控制器設計與實驗研究.蘭州交通大學學報，2005，24（6）：107～109.
[34]趙建華，沈永良.一種自適應PID控制算法.自動化學報，2001，27（3）：417～420.
①頁數(shù) 54
②字數(shù) 20630
③ 摘要
二容水箱過程控制實驗裝置上位機設計
摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)展，液位控制在各種過程控制中的應用越來越廣泛。本設計以二容水箱實驗液位控制模型為研究對象，采用模糊控制，并用組態(tài)王進行上位機組態(tài)。組態(tài)界面包括：水箱實驗界面（包括實時趨勢曲線）、報警窗口、實時數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)報表、歷史趨勢曲線。所有畫面的動態(tài)顯示用命令語言連接。
在對二容水箱實驗進行組態(tài)的基礎(chǔ)上，將單容水箱液位控制進行上位機組態(tài)，并將模糊控制算法和PID控制算法分別內(nèi)嵌于組態(tài)王后臺命令語言中，進而比較兩種控制算法的控制效果。
Process Control Experiments on Two Water Tanks
System with Supervisory Computer
Abstract：Along with industrial development, level control is getting more and more extensive in various course controls. The design takes the level control model of the experiment installation of two water tanks as study object, adopts fuzzy control, and carries on the Supervisory Computer configuration with the configuration software such as KingView. The configuration interfaces include experimental water interface(including real-time trend curve)，Warning window，Real-time data reports，Historical data reports and Historical trend curves. All the dynamic displays of screens are connected by command language.
On the basis of the configuration of two water tanks experiment, the design completes PC configuration for the level control of single water tank. And then it compares control-effects of Fuzzy control and PID control algorithms through embedding them in the configuration-command language.
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
④目錄
目 錄
1緒論…………………………………………………………………………………1
1.1課題的提出及研究意義…………………………………………………………1
1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………………1
1.3本文研究的主要內(nèi)容……………………………………………………………2
2 二容水箱控制系統(tǒng)模型的建立……………………………………………………3
2.1 二容水箱結(jié)構(gòu)的建立……………………………………………………………3
2.2 二容水箱實驗建?！?
3 二容水箱模糊控制器設計…………………………………………………………5
3.1 模糊控制理論介紹………………………………………………………………5
3.2 模糊控制基本思想………………………………………………………………5
3.3 模糊控制器的設計………………………………………………………………7
3.4 二容水箱液位控制模糊控制器設計……………………………………………8
4 組態(tài)軟件在二容水箱實驗中的應用…………………………………………13
4.1 軟件介紹………………………………………………………………………13
4.2 二容水箱實驗組態(tài)……………………………………………………………14
4.2.1 新建工程……………………………………………………………………14
4.2.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面………………………………………………………………16
4.2.3 用戶窗口組態(tài)………………………………………………………………16
4.2.4 定義I/O設備………………………………………………………………17
4.2.5 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫…………………………………………………………………21
4.2.5.1 變量類型…………………………………………………………………22
4.2.5.2 連接設備…………………………………………………………………23
4.2.6 報警系統(tǒng)設計………………………………………………………………25
4.2.6.1 定義事件類型和變量的報警屬性………………………………………25
4.2.6.2報警的記錄和顯示………………………………………………………28
4.2.7 報表系統(tǒng)設置………………………………………………………………29
4.2.8 建立動畫連接………………………………………………………………31
4.2.9 運行和調(diào)試…………………………………………………………………31
4.2.9.1 主畫面運行系統(tǒng)…………………………………………………………32
4.2.9.2 報警窗口運行系統(tǒng)………………………………………………………33
5 基于單容水箱液位控制的不同算法的比較……………………………………34
5.1 單容水箱機理建模……………………………………………………………34
5.2 單容水箱PID控制……………………………………………………………35
5.3單容水箱實驗組態(tài)……………………………………………………………39
6 總結(jié)………………………………………………………………………………40
附錄 A………………………………………………………………………………43
附錄 B………………………………………………………………………………46
附錄 C………………………………………………………………………………47
附錄 D………………………………………………………………………………48
參考文獻……………………………………………………………………………49
致謝……………………………………………………………………………51
⑤關(guān)鍵字
關(guān)鍵詞：二容水箱實驗，組態(tài)王，模糊控制，單容水箱，PID控制
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
⑥參考文獻
[1]王志新,谷云東.隨機出、入水雙容水箱液位控制實驗及被控對象的數(shù)學模型.化工自動化及儀表,2006,33(2):13～16.
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[3]Teodor Marcu,Letitia Mirea,Attila Klosz.A Neural Network Approch to Robust Model—Based Diagnosis of Faults in a Three—Tank system [J].IEEE Proceedings of the International Symposium on Computer—Aided Control System Design (ISBNO—7803—3032—3).1996:111—116.
[4]陳廣慶,劉廷瑞,楊興華.基于MCGS組態(tài)軟件的液位串級控制系統(tǒng).煤礦機械,2007,28(9):92～94.
[5]吳清亮.組態(tài)軟件在生產(chǎn)過程控制中的應用及研究.碩士學位論文.河海大學，2003.
[6]陳薇,吳剛.非線性雙容水箱建模與預測控制.系統(tǒng)仿真學報,2006,18(8):2078～2081.
[7]畢文彬.嵌入式圖形組態(tài)軟件的研究與開發(fā).碩士學位論文.大連理工大學，2006.
[8]N K Poulsen, B Kouvaritakis,M Cannon.Nonlinear constrained predictive control applied to a couple—tank.Apparatus [J].IEE Proc.—Control Theroy Appl.(s1350—2379).2001,148(1):17—24.
[9]孫紅英，顏德文，李斌.基于參數(shù)自整定模糊PID的三容水箱液位控制. 電器應用，2006，25（8）：97～99.
[10]韓啟綱，吳錫祺.模糊控制技術(shù)與儀表裝置.北京：中國計量出版社，1997，7：75～140.
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[14]王登貴.PLC模塊化生產(chǎn)設備計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計與研究.碩士學位論文.陜西:西北農(nóng)林科技大學,2007.
[15]林威漢,高春光,張海濤.國內(nèi)組態(tài)軟件的現(xiàn)狀與未來.時代前沿,2002,6:9～12.
[16]孫旭松.PLC與上位機的通信實現(xiàn).科技資訊,2006,25:81～82.
[17]李訓杰.MCGS組態(tài)軟件在供水自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].工業(yè)控制計算機,2005,18(2):51～68.
[18]李丹,呂瑞典,謝沖等.MCGS組態(tài)軟件在控制實驗室建設中的應用.實驗科學與技術(shù),2006,(3):107～108.
[19]武麗.基于MCGS的鍋爐液位-流量串級監(jiān)控系統(tǒng)的設計.工礦自動化,2004,(5):32～33.
[20]溫建軍.基于組件對象模型的上位機---PLC串行通訊程序設計.電子工業(yè)專用設備,2007,152:70～73.
[21]魏金城,白申義.MCGS開發(fā)的液位控制上位機監(jiān)控.工業(yè)控制計算機,2007，20（2）:47～48.
[22]洪偉.大高爐上位機系統(tǒng)MASBF的設計與實現(xiàn).冶金自動化,1993,17(1):15～18.
[23]陳丹丹,張秀宇,王建國.雙容水箱虛擬實驗裝置的研制.儀器儀表用戶，2007，2（2）：43～44.
[24]呂項羽.小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的研制.碩士學位論文.北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2005.
[25]賈鯤.監(jiān)控組態(tài)軟件平臺的設計與實現(xiàn).碩士學位論文.中南大學，2006.
[26]呂凌歐.嵌入式人機界面組態(tài)軟件研究.碩士學位論文.大連理工大學，2006.
[27]王曉鵬.三容水箱液位控制系統(tǒng)動態(tài)仿真與多變量過程的在線監(jiān)測. 碩士學位論文.濟南：山東大學，2005.
[28]牛廣玉，張雷，淮小利.基于LabVIEW的水箱平臺設計及PID控制特性分析.儀表技術(shù)與傳感器，2007，7：25～28.
[29]劉振宇.基于液位控制的不同算法的研究.農(nóng)業(yè)與技術(shù),2007,27(4):164～165.
[30]傅巍.引水式小型水電站閘門自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究. 碩士學位論文.沈陽：東北農(nóng)業(yè)大學，2007.
[31]張玉華.組態(tài)軟件中控制算法的應用及研究.碩士學位論文.河海大學，2004.
[32]杜志偉，陳輝，尹力.階躍響應模型在三容水箱中的預測控制. 碩士學位論文.黑龍江：東北林業(yè)大學，2003，16（2）：30～31.
[33]侯濤，董海鷹.基于THJ-3型的二容水箱模糊控制器設計與實驗研究.蘭州交通大學學報，2005，24（6）：107～109.
[34]趙建華，沈永良.一種自適應PID控制算法.自動化學報，2001，27（3）：417～420.
