基于PLC的橡胶坝模糊控制系统的设计

论文摘要

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。

论文目录

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