基于plc的模糊控制設(shè)計(jì)

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1、中北大學(xué)2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1概述1.1研究背景及意義隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，PLC在現(xiàn)代工業(yè)的地位上越來(lái)越重要。在工業(yè)應(yīng)用中其具備許多優(yōu)點(diǎn)，如：編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置；數(shù)據(jù)可直接送入計(jì)算機(jī);成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；可直接用115V交流輸入；輸出為115v，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng);電磁閥、接觸器等；通用性強(qiáng)，要能擴(kuò)展；用戶程序存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到4KB[1]。PLC，即可編程序控制器，可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。其結(jié)構(gòu)包括：電源,中

2、央處理單元(CPU),存儲(chǔ)器,輸入輸出接口電路,功能模塊,通信模塊。最早出現(xiàn)于上世紀(jì)60年代，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)作的電子裝置[2]。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯、順序運(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。具備著這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，PLC在工業(yè)中廣泛適用。例如對(duì)水箱液位控制。水箱液位是流程工業(yè)中極為常見的參數(shù)，水箱液位控制技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中常用的技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，液位變量是最常見、最廣泛的過(guò)程參數(shù)之一。在石油工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都

3、需要對(duì)各類流體的液位高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。液位是過(guò)程控制中重要的控制形式之一，它對(duì)生產(chǎn)的影響不容忽視。為了保證安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，對(duì)液位進(jìn)行及時(shí)有效的控制是非常必要的。各種控制方式在液位控制系統(tǒng)中也層出不窮，如較常用的浮子式、磁電式和接近開關(guān)式。液位控制系統(tǒng)的檢測(cè)及計(jì)算機(jī)控制已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對(duì)控制器要求較高[3]。水箱液位控制是是液位控制中的一個(gè)主要問(wèn)題，它在工業(yè)過(guò)程中普遍存在，具有代表性，而且非常典型、實(shí)用。第49頁(yè)共49頁(yè)中北大學(xué)2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行業(yè)現(xiàn)

4、代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展，制造產(chǎn)品的工藝過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等要求，做為工業(yè)自動(dòng)化重要分支的過(guò)程控制的任務(wù)也愈來(lái)愈繁重。幾十年來(lái)，工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的發(fā)展，無(wú)論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中，過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。目前，過(guò)程控制正朝高級(jí)階段發(fā)展，不論是從過(guò)程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過(guò)程控制發(fā)展的

5、必要性、可能性來(lái)看，過(guò)程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、計(jì)劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫(kù)到產(chǎn)品出廠的自動(dòng)化、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化[4]。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀1.2.1PLC的發(fā)展與現(xiàn)狀PLC誕生于美國(guó)1969年，其后，日、德、法相繼研制出。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置[5]。此時(shí)的可編程邏輯控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的

6、產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍[6]。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，可

7、編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期至今第49頁(yè)共49頁(yè)中北大學(xué)2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC(ProgrammablelogicController)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。