【正文】 我們走上工作崗位后，所有的問題真正智能靠我們自己。在本次設(shè)計(jì)中，仿真時(shí)，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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 PID 控制。 圖 打開 OPC 驅(qū)動(dòng) 彈出對(duì)話框如圖 所示 。最后控制結(jié)果穩(wěn)定。寫模塊寫出十進(jìn)制的數(shù)據(jù)，變化范圍為 , － 27648～ 27648,對(duì)應(yīng)的 PLC 輸出電壓為－ 10V～ 10V，但流量控制臺(tái)的泵升電壓為 0～ 10V,因此寫模塊的輸出范圍也當(dāng)為 0～ 27648。 （ 2）在一號(hào)槽中，插入 OPC Sever，具體步驟為，點(diǎn)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 46 （ 3）選擇第三號(hào)插槽，點(diǎn)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(duì)話框中。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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?yàn)槲覀兪褂玫?PLC 的 CPU 為 313C，所以我破門在硬件槽，第二個(gè)槽內(nèi)插入 CPU 313C，在第四個(gè)槽內(nèi)插入 CP 3131 Lean 進(jìn)行通信。 整個(gè)過程分別如圖 、圖 、圖 : 登陸界面 報(bào)警界面 實(shí)時(shí)曲線界面 主界面 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí) ,我們首先在工程項(xiàng)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(dòng) ,彈出對(duì)話框如圖 ,在對(duì)話框中進(jìn)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(gè)仿真驅(qū)動(dòng) PLC1如圖 示 .I/O設(shè)備對(duì)話框 : 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 圖 編輯仿真驅(qū)動(dòng) 圖 建立仿真驅(qū)動(dòng) 圖 建立好驅(qū)動(dòng) 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 如圖 ,在項(xiàng)目工程中打開數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)彈出如圖 : 圖 建立數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)話框 ,選擇莫伊 I/O點(diǎn) ,點(diǎn)擊繼續(xù)按鈕 ,彈出如 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 圖 . 圖 建立變量 在點(diǎn)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(duì)話框如圖 : 圖 連接驅(qū)動(dòng)器 選擇 PV,I/O設(shè)備 ,在設(shè)備中選擇 PLC1,點(diǎn)擊連接相的增加按鈕彈出如圖 對(duì)話框 : 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 圖 定義變量 在彈出的對(duì)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(dòng)的模式下 ,以三角波的規(guī)律變化 .設(shè)置完成后點(diǎn)擊確定按鈕 ,變量就與仿真驅(qū)動(dòng)器連接起來了 .彈出對(duì)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 圖 建立登陸畫面 圖 編輯登陸畫面 我們?cè)趫D中加入靜態(tài)文本，在各個(gè)文本中編輯個(gè)人信息，并且加入一個(gè)按鈕，選中按鈕，點(diǎn)擊右鍵打開組態(tài)對(duì)話框，將按鈕名字改為主界面。 模糊控制算法的仿真調(diào)試及分析 ： 對(duì)三個(gè)增益放大器的增益進(jìn)行適當(dāng)?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。 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(jiǎn)單性和快速性。這些都是人腦思維對(duì)對(duì)客觀世界的 認(rèn)知活動(dòng)的反映，它反映了人腦思維對(duì)客觀事物認(rèn)知關(guān)系的某些特征。人的大腦是我們已知所有存在非線性度最高的。即使我們經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到了一定的模型。 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(gè)調(diào)試環(huán)境。可以根據(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(jì)中， S7300的功能主要是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的通信連接。 全文要求邏輯嚴(yán)密、條理清晰，文字流暢，理論聯(lián)系實(shí)際，符合科技寫作規(guī)范。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。在這種情況下， OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 概述 畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)背景和設(shè)計(jì)依據(jù) 近年來 ,隨著計(jì)算機(jī)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。 OPC標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)微機(jī)之間交換文檔、圖形等對(duì)象。 (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 )。 2） 設(shè)計(jì)說明書裝訂及外文閱讀翻譯要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書由以下各部分組成，共 100頁左右，其順序?yàn)椋悍饷?、前言、? 錄、 中文摘要（約 200字）和關(guān)鍵詞（ 35個(gè)）、英文摘要（約 200字）和關(guān)鍵詞 （ 35個(gè)）、正文、外文原文（ 23萬字符）和譯文、參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)、致謝、 封底等。 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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，顧名思義就是一種處理和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(jìn)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(jī)制，例如 IFIX；另外一種就是依托于成熟的，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)放在二進(jìn)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(kù)等機(jī)制，例如 WINCC。 WinCC內(nèi)嵌 OPC支持，并可對(duì)漫衍式體例舉辦組態(tài)。也必然與實(shí)際對(duì)象存在較大差距。我們個(gè)人也可感知，雖然我們對(duì)這個(gè)世界的東西數(shù)學(xué)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)。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。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。 Gain=100 Gain1= Gain2= 圖 模糊控制器仿真結(jié)果 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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?cè)诖藢?duì)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(dāng)于圖 35中的 Gain2， I相當(dāng)于 Gain， D 相當(dāng)于 Gain1。 同理，我們建立主畫面，如圖 。如圖 所示 . 圖 建立硬件組態(tài) 接下來我們給 CPU 分配一個(gè)地址，作為通信連接的依據(jù)，雙擊第二個(gè)槽的CP3431Lean 彈出關(guān)于 CPU 3431 Lean 的對(duì)話框，如圖 所示，點(diǎn)擊 Properties，進(jìn)入通信設(shè)置對(duì)畫框，如圖 所示。點(diǎn)擊 Network Properties，進(jìn)行網(wǎng)卡參數(shù)配置。對(duì)應(yīng)變量為 QW2，對(duì)應(yīng) PLC輸出端的輸出電壓為 0～ 10V,是控制器的輸出值。穩(wěn)定值如圖 所示，基本不變。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 57 圖 建立驅(qū)動(dòng)設(shè)備名稱 在彈出的對(duì)話框中，在設(shè)備名稱中填入 OPC，點(diǎn)擊下一步彈出對(duì)話框如圖 所示。我們最后的實(shí) 際系統(tǒng)的控制結(jié)果，也說明了模糊控制算法的優(yōu)越性。而且，無論我們的成績(jī)有多好，也不可能不專業(yè)相關(guān)的知識(shí)都學(xué)會(huì)，在具體應(yīng)用到某些知識(shí)時(shí) ,可能需要我們現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用 ,特別是對(duì)于某些新型的軟件。 設(shè)計(jì)中另一個(gè)很深的體會(huì)，是對(duì)學(xué)習(xí)能力的感觸。 模糊控制算法屬于人工智能算法，是基于仿人智能的算法。 在建立好的工程中，在工程項(xiàng)目中打開 I/O 設(shè)備，選擇 OPC 項(xiàng)目下的 MICROSOFT OPC CLINET,接下來選擇 OPC CLIENT 所示。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 55 圖 流量控制效果 圖 被控量 控制效果 雖然圖 、圖 是不同的數(shù)值波形圖，但是他們反應(yīng)的是同一輸出效果。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 51 圖 搭建 SIMULINK 控制平臺(tái) OPC 模塊功能及變量連接 控制方框圖中引入 OPC 讀模塊和寫模塊，讀模塊連接的是流量傳感器的輸出，即流量值，對(duì)應(yīng) OPC 中的變量為 MREAL80，變化范圍為 [,15]。 （ 1）點(diǎn)擊右下 角的進(jìn)入 PC Station 站的硬件機(jī)架組態(tài)界面。 仿真結(jié)果表明，建立的歌換面之間可以正常相互切換，并且報(bào)警畫面，趨勢(shì)畫面也可以正常顯示，完全達(dá)到了監(jiān)視的作用。而且，我們現(xiàn)在首先要進(jìn)行的是對(duì)組態(tài)畫面的開發(fā)仿真，所以要建立的變量是仿真驅(qū)動(dòng)變量。 具體步驟是，在 MALABL 命令窗口中輸入 fuzzy bbk 運(yùn)行，彈出 文件的對(duì)話框，選擇 Export 下的 To Workspace，這樣 SIMULINK 中的模糊控制器就替換為 內(nèi)設(shè)置的內(nèi)容。我們 僅對(duì)自組織 制器進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。比如遠(yuǎn)，比較遠(yuǎn)，很遠(yuǎn)，很遙遠(yuǎn)；差，比較差，很差等等。卻又一 個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是模仿人的大腦的控制原理。 綜上所述，流量單元的比較精確的數(shù)學(xué)模型是很難得到的。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常用的組態(tài)軟件有西門子公司的 Wincc、三維公司的力控、組態(tài)王等。功能最強(qiáng)大的 CPU的 RAM存儲(chǔ)容量為 512KB，有 8192個(gè)存儲(chǔ)器位， 512個(gè)定時(shí)器和 512計(jì)數(shù)器，數(shù)字量通道最大為 65536點(diǎn)，模擬量通道最大為 4096個(gè)。 設(shè)計(jì)的任務(wù)及內(nèi)容 一 、 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 熟悉 PCS流量控制 工藝流程，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn) ， 掌握控制、檢測(cè)、通訊等技 術(shù)要求 ； 基于模糊控制算法對(duì)流量控制單元進(jìn)行控制 （其中包括理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算 和 MATLAB仿真等 ） ； 利用 OPC進(jìn)行通訊完成 MATLAB對(duì)液位的控制； 系統(tǒng)調(diào)試； 二 、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1） 設(shè)計(jì)說明書正文主要內(nèi)容要求 ① PCS流量控制 生產(chǎn)工藝過程簡(jiǎn)介； ② 模糊控制算法原理 ； ③ OPC通訊原理 ； ④ 軟件編程； a、 控制算法的 MATLAB仿真 編程； b、 MATLAB和 OPC之間的通訊編程 。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 。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。通過 DCOM技術(shù)和 OPC標(biāo)準(zhǔn)，完全可以創(chuàng)建一個(gè)開放的、可互操作的控制系 統(tǒng)軟件。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū) 中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令 。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能及技術(shù)指標(biāo) 1）可對(duì) 流量控制狀態(tài) 進(jìn)行上位動(dòng)態(tài)監(jiān)控 ； 2） 模糊控制算法克服系統(tǒng)擾動(dòng)的影響 ； 3） MATLAB下的高級(jí)算法在 FESTO流量控制單元的應(yīng)用，提高了控制精度和工 藝質(zhì)量，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ) 。 內(nèi)核通訊 說起內(nèi)核通訊一般談及組態(tài)軟件很少涉及，因?yàn)樗且环N根本看不見摸不著但具有決定組態(tài)軟件的構(gòu)架。但 WinCC的結(jié)構(gòu)較雜亂，最好經(jīng)過 Simens的培訓(xùn)以掌握 WinCC的應(yīng)用。所以，這樣得到的數(shù)學(xué)模型對(duì)于實(shí)際控制來說沒有任何實(shí)際意義。而這就是模糊控制算法的依據(jù)。在不同層次的思維反映中，對(duì)這些特征有相應(yīng)的對(duì)“模糊性”的理解，從而形成了相應(yīng)的狹義模糊性、一般模糊性、廣義模糊