A3000过程控制实验仿真系统的开发

论文摘要

论文对研究的理论与算法通过一个三容水箱进行了大量的仿真研究和验证,取得了满意的效果。仿真结果表明了论文算法在常规系统的控制上的有效性。本论文主要研究和实现了基于组态王的过程控制仿真实验系统。学习了组态王的软件组态技术,尤其是组态王的OPC组态技术;了解和掌握了OPC技术的基本原理。在了解过程控制实验装置的内容、控制方案的要求基础之上,开发了一阶水箱模型,二阶水箱模型,圆柱形非线性水箱模型和换热器模型,并以OPC server形式实现了所开发的模型。利用组态王的OPC接口实现了对所开发模型对象的控制和上位机监控功能的开发,从而实现了过程仿真实验系统,既可以进行简单控制,串级控制,参数整定,也可以实现对一阶,二阶、非线性系统和换热器的多种对象控制。经过实际运行测试,过程仿真培训系统达到了设计要求和目的。同时论文利用MATLAB软件对所建对象进行控制仿真,与组态王实现的仿真曲线进行对比,对其结果进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 仿真实验系统的发展历史与研究现状
• 1.2.1 仿真实验系统的发展历史
• 1.2.2 仿真实验系统的研究现状
• 1.3 课题的研究对象和研究内容与目的
• 1.3.1 课题的研究对象
• 1.3.2 课题实现的任务
• 1.4 论文的各章内容
• 第2章 过程控制对象仿真模型的建立
• 2.1 A3000 过程实验装置简介
• 2.2 仿真模型的建立
• 2.2.1 一阶水箱建模
• 2.2.2 二阶水箱建模
• 2.2.3 换热器建模
• 2.2.4 单容非线性水罐液位建模
• 2.3 内容小结
• 第3章 基于OPC Server的模型仿真
• 3.1 OPC 技术基础
• 3.1.1 OPC 技术
• 3.1.2 OPC 数据存取规范
• 3.2 基于OPC SERVER 的仿真模型开发
• 3.2.1 OPC SERVER 开发工具：KOSRDK
• 3.2.2 基于OPC Server 的数学模型的实现
• 3.2.3 用户界面的实现
• 3.2.4 回调函数的实现
• 3.3 其他环节数学模型的实现
• 3.3.1 一阶水箱OPC 模型的实现
• 3.3.2 非线性水箱OPC 模型的实现
• 3.3.3 换热器OPC 模型的实现
• 3.4 数学模型的仿真方法的选择
• 3.5 基于OPC SERVER 的仿真模型注册
• 3.6 小结
• 第4章 基于组态王的过程控制仿真系统
• 4.1 基于组态王的过程仿真系统设计
• 4.2 过程控制仿真实验内容
• 4.3 基于组态王OPC 的数据采集组态
• 4.3.1 模型OPC 服务器设置
• 4.3.2 组态工程创建
• 4.3.3 过程数据库组态
• 4.4 PID 控制原理
• 4.4.1 控制的基本原理
• 4.4.2 数字PID 控制器的设计
• 4.5 基于组态王的过程控制仿真实验流程组态
• 4.5.1 控制方案组态
• 4.5.2 仿真实验系统流程组态
• 4.6 基于组态王的过程控制仿真实验测试
• 4.6.1 PID 控制实例
• 4.6.2 PID 控制的参数整定
• 4.7 小结
• 第5章 基于组态王的远程仿真实现
• 5.1 基于组态王的远程仿真结构设计
• 5.2 基于组态王的远程仿真实现
• 5.3 小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 发表的论文和取得的成果
• 致谢