【正文】 面，主界面，報警界面，實時曲線界面。 Gain=100 Gain1= Gain2= 圖 模糊控制器仿真結(jié)果 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 19 Gain=75 Gain1= Gain2= 圖 模糊控制器仿真結(jié)果 Gain=70 Gain1= Gain2= 圖 模糊控制器仿真結(jié)果 PID 控制算法的仿真調(diào)試及分析： 我們在此對比相同模型下常規(guī) PID 控制器的控制效果，在常規(guī) PID 控制器中的 P相當于圖 35中的 Gain2， I相當于 Gain， D 相當于 Gain1。 默認的具有一個輸出，添加第二個輸入，并且分別命名為 E， Ec， U。這類控制器的輸入語言變量為系統(tǒng)的誤差 E和誤差變化 EC。 比較典型的模糊控制回路的結(jié)構(gòu)如圖 . 輸入 輸出 圖 典型的模糊控制回路 被控對象 模糊控制規(guī)則 增益 微分 增益 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 13 根據(jù)控制回路存在的偏差和偏差的變化率作為控制的基本依據(jù)，將得到的系統(tǒng)偏差和偏差變化率進行不同程度的模糊化，比如偏差較大，比較大，很大，非常大等等。這些特征具有不確定性，似是而非，不分明，不清晰，朦朦朧朧等等模糊特征。比如我們投籃球，打靶。我們個人也可感知，雖然我們對這個世界的東西數(shù)學模型并不非常清楚，我們依然能夠?qū)ν饨绲淖兓鞒鲎詈玫姆磻?yīng)。而在本設(shè)計中我們想要有一種不要精確數(shù)學模型的算法，而且又有比較高的精度。也必然與實際對象存在較大差距。即使在某一條件下我們建立出了它的數(shù)學模型，由于周圍環(huán)境的變化，這些條件也會發(fā)生變化，相應(yīng)的對應(yīng)數(shù)學模型也必然發(fā)生變化。 WinCC內(nèi)嵌 OPC支持，并可對漫衍式體例舉辦組態(tài)。再說說驅(qū) 動，一提到驅(qū)動它應(yīng)該是兩部分組成第一部分就是接口另外一部分就是協(xié)議，先說第一部分接口對于組態(tài)軟件的生存平臺 PC來說，接口其實就是 RS232/485/422， USB， TCP/IP（ wifi）和板卡這幾個種類，而對于另一部分的協(xié)議來說，那就太多了我就簡單些介紹幾種 modbus rtu/asci/tcp， profibus， opc， s7等太多了，因為設(shè)備廠商的增多就以為協(xié)議的增多。 的介紹與 選擇 監(jiān)控組態(tài)軟件主要是以下幾方面組成 ： 實時數(shù)據(jù)庫 實時數(shù)據(jù)庫，顧名思義就是一種處理和存儲實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，它分為兩種構(gòu)成模式，第一種就是利用開發(fā)工具直接開發(fā)二進制文件模式，自己開發(fā) sql引擎，建立索引以及配置文件等機制，例如 IFIX；另外一種就是依托于成熟的，把實時數(shù)據(jù)放在二進制文件中但 sql引擎，索引，以及配置文件都利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫等機制，例如 WINCC。 其中泵升電機和流量傳感器的主要參數(shù)為：泵升電機：工作電壓 0～ 10V；傳感器B203：電源電壓： 10V；輸出電流： 0～ 5V；測量范圍： ～ 15 I/min 在實驗臺上，傳感器有三根線，一根白色的電源線；一根藍色的接地線；一根棕色的信號線。 2） 設(shè)計說明書裝訂及外文閱讀翻譯要求 畢業(yè)設(shè)計說明書由以下各部分組成，共 100頁左右，其順序為：封面、前言、目 錄、 中文摘要（約 200字）和關(guān)鍵詞（ 35個）、英文摘要（約 200字）和關(guān)鍵詞 （ 35個）、正文、外文原文（ 23萬字符）和譯文、參考文獻、設(shè)計總結(jié)、致謝、 封底等。 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 3 本設(shè)計中使用的實驗裝置與上位機的通行就是依靠 PLC實現(xiàn)的， plc 目前的主要品牌 有 美國 AB， ABB， 松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷，和利時等。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。目前 ,較為流行的組態(tài)軟件有 Wonderware公司的 InToch、Siemens公司的 WinCC以及亞控公司的組態(tài)王 Kingview等。 OPC標準以 微軟公司 的 OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，在 OPC技術(shù) 中使用的是 OLE 2技術(shù)， OLE標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。而且新版本的 MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了 用戶的使用。蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 1 第一章 概述 畢業(yè)設(shè)計的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù) 近年來 ,隨著計算機技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展 , Windows操作系統(tǒng)下的工控組態(tài)軟件的應(yīng)用越來越廣泛。隨著 MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級 MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近 Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。在這種情況下， OPC標準應(yīng)運而生。 近年來 ,隨著計算機技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展 , Windows操作系統(tǒng)下的工控組態(tài)軟件的應(yīng)用越來越廣泛。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。這時，才是PLC的真正輸出。 全文要求邏輯嚴密、條理清晰，文字流暢，理論聯(lián)系實際，符合科技寫作規(guī)范。由傳感器測定當前流量值，作出比較；然后由控制器依據(jù)控制策略控制，最終實現(xiàn)對流量的控制?？梢愿鶕?jù)用戶的需要完成中等控制和通信的任務(wù)要求，在本設(shè)計中， S7300的功能主要是實現(xiàn)上位機與實驗臺的通信連接。 通訊驅(qū)動 通訊驅(qū)動則相應(yīng)發(fā)展比較緩慢，這也是因為它實在是太成熟了，先說說它的框架結(jié)構(gòu)都是采用封裝通訊框架和開發(fā)數(shù)據(jù)流方式結(jié)合，也就是說開發(fā)人員不需要懂得組態(tài)軟件的框架結(jié)構(gòu)以及如何把數(shù)據(jù)對應(yīng)數(shù)據(jù)庫變量，只需要安裝給出的框架，把數(shù)據(jù)流拆包解包和打包放入指定的結(jié)構(gòu)緩沖區(qū)內(nèi)就可以了。 Simens的 WinCC是一套齊全的組態(tài)開墾環(huán)境， Simens提供類Ｃ談話的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。 被控對象為流量控制單元，在實際中這種被控對象的精確數(shù)學模型很難建立。即使我們經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到了一定的模型。這種算法一般應(yīng)用于控制精度要求不高的場合。人的大腦是我們已知所有存在非線性度最高的。在日常生活中，我們對某一行動進行控制是并沒有所謂的數(shù)學模型概念。這些都是人腦思維對對客觀世界的 認知活動的反映，它反映了人腦思維對客觀事物認知關(guān)系的某些特征。但模糊問題及其數(shù)學方法、數(shù)學思想的關(guān)系是錯宗復(fù)雜的，它是人腦對客觀世界的思維認知結(jié)果。 模糊邏輯控制器的一般結(jié)構(gòu)，如圖 ： 圖 模糊邏輯控制器結(jié)構(gòu) 自組織模糊控制器： 一般的模糊控制系統(tǒng)通常采用二維模糊控制結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠保證系統(tǒng)的簡單性和快速性。建立 E、EC、 U的隸屬度函數(shù)，有三角形、高斯形、梯形等 11種可擇在此選常用的三角形 (trimf)隸屬度函數(shù)。 模糊控制算法的仿真調(diào)試及分析 ： 對三個增益放大器的增益進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)幾組不同的數(shù)據(jù)得到仿真結(jié)果如圖 、 圖 、 圖 所示。 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 22 第四章 組態(tài)界面的開發(fā) 與仿真 組態(tài)畫面的監(jiān)控要實現(xiàn)的功能 組態(tài)軟件在本設(shè)計中的任務(wù)主要是實現(xiàn)上位機對下位的實時監(jiān)控，包括對時下流量值的監(jiān)視和報警。 整個過程分別如圖 、圖 、圖 : 登陸界面 報警界面 實時曲線界面 主界面 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 23 建立新的工程 : 圖 建立工程 圖 打開工程 建立變量時 ,我們首先在工程項目中打開 I/O設(shè)備組態(tài) ,彈出如圖 ,在畫面中選擇力控目錄下的仿真驅(qū)動 ,彈出對話框如圖 ,在對話框中進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置 ,其中設(shè)備名稱為 PLC1,地址為 0,這樣就建立了一個仿真驅(qū)動 PLC1如圖 示 .I/O設(shè)備對話框 : 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 24 圖 編輯仿真驅(qū)動 圖 建立仿真驅(qū)動 圖 建立好驅(qū)動 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 25 如圖 ,在項目工程中打開數(shù)據(jù)庫組態(tài)彈出如圖 : 圖 建立數(shù)據(jù)庫組態(tài) 圖 設(shè)置變量 雙擊 NAME下的空白框 ,彈出數(shù)據(jù)類型對話框 ,選擇莫伊 I/O點 ,點擊繼續(xù)按鈕 ,彈出如 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 26 圖 . 圖 建立變量 在點名中鍵入名為 liuliang的變量 (注意變量名只能為字母數(shù)字 ,不能為漢字 ),設(shè)置相關(guān)參數(shù) .選擇數(shù)據(jù)連接彈出對話框如圖 : 圖 連接驅(qū)動器 選擇 PV,I/O設(shè)備 ,在設(shè)備中選擇 PLC1,點擊連接相的增加按鈕彈出如圖 對話框 : 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 27 圖 定義變量 在彈出的對話框中 ,寄存器地址設(shè)置為 0,寄存器類型選擇三角波寄存器 ,這樣變量liuliang就可以在仿真驅(qū)動的模式下 ,以三角波的規(guī)律變化 .設(shè)置完成后點擊確定按鈕 ,變量就與仿真驅(qū)動器連接起來了 .彈出對話框如圖 : 圖 完成變量連接 在菜單欄中 建立性的畫面工程 ,起名為 denglu. 如圖 、圖 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 28 圖 建立登陸畫面 圖 編輯登陸畫面 我們在圖中加入靜態(tài)文本，在各個文本中編輯個人信息，并且加入一個按鈕，選中按鈕，點擊右鍵打開組態(tài)對話框，將按鈕名字改為主界面。 在標準圖庫中加入報警燈，最后 得到報警畫面如圖 ： 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 33 圖 建立報警界面 雙擊報警燈，在彈出的組態(tài)對話框中，對報警燈進行設(shè)置如圖 圖 報警燈設(shè)置 同樣將報警與流量變量建立連接。 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 39 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 S7300 上位組態(tài)的開發(fā) 的硬件組態(tài) 我們首先建立硬件組態(tài) ，因為我們使用的 PLC 的 CPU 為 313C，所以我破門在硬件槽，第二個槽內(nèi)插入 CPU 313C，在第四個槽內(nèi)插入 CP 3131 Lean 進行通信。這樣我們編寫數(shù)值轉(zhuǎn)換程序如下： Step7 中組態(tài) PC station （ 1）在 Step7 建立性的工程，命名為 a，選擇任務(wù)欄上的 Insert選項，選擇 Station下的 PC Station，建立一個 PC 站， PC 站名為 SIMATIC PC Station如圖 所示： 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 42 圖 建立 PC 站 （ 2）雙擊 Configuration 進入 PC Station 硬件組態(tài)界面。 （ 2）在一號槽中，插入 OPC Sever，具體步驟為，點擊 Add 按鈕，在添加組件窗口中選擇 OPC Sever， 如圖 所示 ： 圖 添加 OPC Sever 蘭州理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 46 （ 3）選擇第三號插槽，點擊 Add 按鈕，在添加組件窗口中選擇 IE General，如圖 所示： 圖 添加 IE General （ 4）在彈出的組件屬性對話框中。 圖 控制臺檢查 （ 3）在 STEP7 的硬件配置中下載 PC Station 組態(tài)。寫模塊寫出十進制的數(shù)據(jù)，變化范圍為 , － 27648～ 27648,對應(yīng)的 PLC 輸出電壓為－ 10V～ 10V，但流量控制臺的泵升電壓為 0～ 10V,因此寫模塊的輸出范圍也當為 0～ 27648。同樣我們把 OPC 寫模塊與變量 QW2，即PLC 的電壓輸出連接，這樣就把這個控制回路連接起來 了。最后控制結(jié)果穩(wěn)定。因此我們必須將在第四節(jié)與仿真器連接的變量，改為與實際設(shè)備監(jiān)視變量連接。 圖 打開 OPC 驅(qū)動 彈出對話框如圖 所示 。 三、實際工程與下位運行的實時監(jiān)控調(diào)試 我們就將變量與上位組態(tài)連接起來，運行工程，運行下位系統(tǒng)，與液位站進行連接調(diào)試。在本次設(shè)計中，仿真時，我們用模糊控制和常規(guī) PID 控制做了比較，從比較結(jié)果來看，模糊控制的結(jié)果遠遠優(yōu)于 PID 控制。個人在一開始拆試驗臺的連線時，有些莫名的恐懼 ，但，熟悉設(shè)備后，就感覺輕車熟路了，感覺整個接線過程很明了。我們走上工作崗位后，所有的問題真正智能靠我們自己