基于以太网的液位控制系统

论文摘要

以太网具有数据传输率高、可靠性好、易维护、可远程传输、互操作性好等优点,受到了广泛拥护和软硬件的支持,基于以太网的远程监控系统成为工业过程控制系统的发展趋势之一。课题以三容水箱作为被控对象,以液位值作为监控目标,设计了基于以太网的远程监控系统。论文介绍了三容水箱实验装置的结构和工作原理,对三容水箱进行了机理建模,通过对未知参数进行辨识验证了模型的正确性。采用具有以太网功能的ADAM6000系列模块,构建了以ADAM-6500模块作为系统的主控制器、以ADAM-6024模块实现现场数据输入输出的模块化以太网控制系统;设计了以C8051F020单片机为核心、ZNE-100T为以太网模块的以太网监控模块。采用组态王6.5设计了上位机监控软件,详细介绍了其各项功能。针对单容水箱液位控制系统的特点,设计了仿人智能控制算法,液位可以控制在±0.1cm以内,经与常规PID算法的比较,仿人智能算法在超调量和调节时间等动态特性指标方面都优于常规PID算法。论文采用仿人智能协调控制算法对双输入双输出系统进行了解耦设计,并实验验证了解耦效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题提出的背景
• 1.1.1 过程控制的发展
• 1.1.2 工业以太网
• 1.1.3 仿人智能控制
• 1.2 课题提出的目的和意义
• 1.3 课题的研究内容及各章安排
• 1.3.1 课题的研究内容
• 1.3.2 论文的各章安排
• 第二章 三容水箱实验装置的介绍
• 2.1 三容水箱实验装置的硬件结构
• 2.1.1 三容水箱实验装置的结构及工作原理
• 2.1.2 液位传感器
• 2.1.3 电动调节阀
• 2.1.4 电源控制箱
• 2.2 三容水箱实验系统的建模
• 2.2.1 SISO一阶系统建模
• 2.2.2 SISO二阶系统建模
• 2.2.3 SISO三阶系统建模
• 2.2.4 双输入双输出系统建模
• 2.3 一阶系统参数的辨识
• 第三章 基于以太网的液位控制系统设计
• 3.1 基于ADAM模块的以太网液位控制系统设计
• 3.1.1 基于ADAM模块的控制系统的硬件设计
• 3.1.2 基于EVC的应用程序设计
• 3.2 基于C8051F020单片机的以太网现场控制模块设计
• 3.2.1 控制模块的硬件设计
• 3.2.2 控制模块的软件设计
• 第四章 仿人智能算法设计与应用
• 4.1 仿人智能控制的基本原理
• 4.1.1 仿人智能控制的基本思想
• 4.1.2 仿人智能控制的基本概念
• 4.1.3 几种仿人智能控制模型
• 4.2 一阶系统仿人智能控制算法的设计
• 4.2.1 运行控制级的设计
• 4.2.2 参数校正级设计
• 4.2.3 仿人智能算法在单容水箱液位控制中的应用
• 4.3 双输入双输出系统仿人智能控制算法的设计
• 4.3.1 仿人智能算法在双输入双输出水箱系统中的应用
• 第五章 上位机的监控软件设计
• 5.1 组态王软件简介
• 5.2 基于组态王的上位机设计
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录
• 致谢