油库发油系统的改进研究与开发

论文摘要

由于对油库发油系统的自动化程度的需求，本文结合现场总线技术，设计开发了改进的油库发油控制系统，该控制系统由上位机监控站和下位机构成，下位机包括定量发油控制器和智能从站，监控站和现场的下位机采用PROFIBUS-DP总线相连，定量发油控制器实现定量控制、防溢控制、防静电控制等，而智能从站主要是控制变频器实现调速发油。 本文在对PROFIBUS协议简单介绍的基础上，深入研究了IEC61158国际标准、EN50170欧洲标准及Siemens公司的ASIC芯片SPC3的协议规范，在掌握PROFIBUS现场总线技术的基础上提出了利用SPC3芯片开发PROFIBUS-DP智能从站接口的方案，利用微处理器和SPC3协议专用芯片设计了PROFIBUS-DP硬件接口电路，根据SPC3协议开发了接口程序及应用程序，研制出了PROFIBUS-DP智能从站接口模块。 为了提高发油的精度，减小水击的影响，降低能耗，首先对变频调速运行在发油控制系统的工作原理和节能原理进行了介绍，并提出了变频调速发油控制系统的设计方案，最后给出了实现的具体内容。 研究了变频调速发油的控制算法，介绍了模糊控制的基本原理及存在的问题，提出了模糊PID控制器的设计，建立了发油系统的近似模型，并对其进行仿真。通过仿真结果，说明了模糊PID控制算法的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 油库发油控制系统的发展现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 油库发油控制系统总体设计
• 1.5 本论文主要研究的内容
• 第二章 PROFIBUS现场总线技术的研究
• 2.1 引言
• 2.2 PROFIBUS的协议结构
• 2.3 PROFIBUS-DP控制系统的分析
• 2.3.1 PROFIBUS-DP的传输技术
• 2.3.2 PROFIBUS-DP系统的组成
• 2.3.3 总线存取协议
• 2.3.4 PROFIBUS-DP的数据传输服务
• 2.3.5 PROFIBUS-DP设备之间的数据通信
• 2.4 基于PROFIBUS-DP的现场总线控制系统
• 2.5 SIMATIC NET的OPC服务器
• 2.6 本章小结
• 第三章 PROFIBUS-DP智能从站接口的设计
• 3.1 DP从站协议的实现方法
• 3.2 从站协议芯片SPC3
• 3.2.1 SPC3芯片概述
• 3.2.2 SPC3硬件结构及功能
• 3.2.3 SPC3存储器分配
• 3.2.4 PROFIBUS-DP服务存取点
• 3.3 智能接口的硬件设计
• 3.3.1 SPC3与CPU的接口电路
• 3.3.2 SPC3与RS485的接口电路
• 3.4 智能接口的软件设计
• 3.5 GSD文件的编写
• 3.6 硬件组态和测试
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于模糊PID控制的变频调速发油控制
• 4.1 引言
• 4.2 变频调速的工作原理
• 4.3 油泵特性分析及节能原理
• 4.4 变频调速发油控制系统设计
• 4.5 模糊PID控制器的设计
• 4.5.1 PID控制
• 4.5.2 模糊控制器
• 4.5.3 模糊PID控制器的结构与设计
• 4.6 MATLAB仿真研究与分析
• 4.6.1 系统近似模型
• 4.6.2 仿真结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 发油控制系统的实现
• 5.1 发油控制系统简介
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 工作过程
• 5.2 智能从站模块的实现
• 5.2.1 智能从站模块的硬件设计
• 5.2.2 智能从站的软件设计
• 5.3 定量发油控制器的设计
• 5.3.1 硬件设计
• 5.3.2 软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢