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二容水箱过程控制实验装置上位机设计,①页数 54②字数 20630③ 摘要 摘 要：随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用模糊控制，并用组态王进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、实时...
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内容介绍
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二容水箱过程控制实验装置上位机设计
①页数 54
②字数 20630
③ 摘要
二容水箱过程控制实验装置上位机设计
摘 要：随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用模糊控制，并用组态王进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、实时数据报表、历史数据报表、历史趋势曲线。所有画面的动态显示用命令语言连接。
在对二容水箱实验进行组态的基础上，将单容水箱液位控制进行上位机组态，并将模糊控制算法和PID控制算法分别内嵌于组态王后台命令语言中，进而比较两种控制算法的控制效果。
Process Control Experiments on Two Water Tanks
System with Supervisory Computer
Abstract：Along with industrial development, level control is getting more and more extensive in various course controls. The design takes the level control model of the experiment installation of two water tanks as study object, adopts fuzzy control, and carries on the Supervisory Computer configuration with the configuration software such as KingView. The configuration interfaces include experimental water interface(including real-time trend curve)，Warning window，Real-time data reports，Historical data reports and Historical trend curves. All the dynamic displays of screens are connected by command language.
On the basis of the configuration of two water tanks experiment, the design completes PC configuration for the level control of single water tank. And then it compares control-effects of Fuzzy control and PID control algorithms through embedding them in the configuration-command language.
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
④目录
目 录
1绪论…………………………………………………………………………………1
1.1课题的提出及研究意义…………………………………………………………1
1.2国内外研究现状…………………………………………………………………1
1.3本文研究的主要内容……………………………………………………………2
2 二容水箱控制系统模型的建立……………………………………………………3
2.1 二容水箱结构的建立……………………………………………………………3
2.2 二容水箱实验建模………………………………………………………………3
3 二容水箱模糊控制器设计…………………………………………………………5
3.1 模糊控制理论介绍………………………………………………………………5
3.2 模糊控制基本思想………………………………………………………………5
3.3 模糊控制器的设计………………………………………………………………7
3.4 二容水箱液位控制模糊控制器设计……………………………………………8
4 组态软件在二容水箱实验中的应用…………………………………………13
4.1 软件介绍………………………………………………………………………13
4.2 二容水箱实验组态……………………………………………………………14
4.2.1 新建工程……………………………………………………………………14
4.2.2 创建组态画面………………………………………………………………16
4.2.3 用户窗口组态………………………………………………………………16
4.2.4 定义I/O设备………………………………………………………………17
4.2.5 构造数据库…………………………………………………………………21
4.2.5.1 变量类型…………………………………………………………………22
4.2.5.2 连接设备…………………………………………………………………23
4.2.6 报警系统设计………………………………………………………………25
4.2.6.1 定义事件类型和变量的报警属性………………………………………25
4.2.6.2报警的记录和显示………………………………………………………28
4.2.7 报表系统设置………………………………………………………………29
4.2.8 建立动画连接………………………………………………………………31
4.2.9 运行和调试…………………………………………………………………31
4.2.9.1 主画面运行系统…………………………………………………………32
4.2.9.2 报警窗口运行系统………………………………………………………33
5 基于单容水箱液位控制的不同算法的比较……………………………………34
5.1 单容水箱机理建模……………………………………………………………34
5.2 单容水箱PID控制……………………………………………………………35
5.3单容水箱实验组态……………………………………………………………39
6 总结………………………………………………………………………………40
附录 A………………………………………………………………………………43
附录 B………………………………………………………………………………46
附录 C………………………………………………………………………………47
附录 D………………………………………………………………………………48
参考文献……………………………………………………………………………49
致谢……………………………………………………………………………51
⑤关键字
关键词：二容水箱实验，组态王，模糊控制，单容水箱，PID控制
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
⑥参考文献
[1]王志新,谷云东.随机出、入水双容水箱液位控制实验及被控对象的数学模型.化工自动化及仪表,2006,33(2):13～16.
[2]魏横华,吴汉生.双容水箱计算机控制实验系统的研制.实验室研究与探索,2005,24(1):31～32.
[3]Teodor Marcu,Letitia Mirea,Attila Klosz.A Neural Network Approch to Robust Model—Based Diagnosis of Faults in a Three—Tank system [J].IEEE Proceedings of the International Symposium on Computer—Aided Control System Design (ISBNO—7803—3032—3).1996:111—116.
[4]陈广庆,刘廷瑞,杨兴华.基于MCGS组态软件的液位串级控制系统.煤矿机械,2007,28(9):92～94.
[5]吴清亮.组态软件在生产过程控制中的应用及研究.硕士学位论文.河海大学，2003.
[6]陈薇,吴刚.非线性双容水箱建模与预测控制.系统仿真学报,2006,18(8):2078～2081.
[7]毕文彬.嵌入式图形组态软件的研究与开发.硕士学位论文.大连理工大学，2006.
[8]N K Poulsen, B Kouvaritakis,M Cannon.Nonlinear constrained predictive control applied to a couple—tank.Apparatus [J].IEE Proc.—Control Theroy Appl.(s1350—2379).2001,148(1):17—24.
[9]孙红英，颜德文，李斌.基于参数自整定模糊PID的三容水箱液位控制. 电器应用，2006，25（8）：97～99.
[10]韩启纲，吴锡祺.模糊控制技术与仪表装置.北京：中国计量出版社，1997，7：75～140.
[11]章卫国，杨向忠.模糊控制理论与应用.陕西：西北工业大学出版社，2001，2：48～63.
[12]赵科.三容水箱的建模及基于T-S模型的模糊PID控制.硕士学位论文.内蒙古:内蒙古工业大学,2006.
[13]诸静等著.模糊控制原理与应用[M].北京：机械工业出版社，1995.
[14]王登贵.PLC模块化生产设备计算机监控系统设计与研究.硕士学位论文.陕西:西北农林科技大学,2007.
[15]林威汉,高春光,张海涛.国内组态软件的现状与未来.时代前沿,2002,6:9～12.
[16]孙旭松.PLC与上位机的通信实现.科技资讯,2006,25:81～82.
[17]李训杰.MCGS组态软件在供水自动化监控系统中的应用[J].工业控制计算机,2005,18(2):51～68.
[18]李丹,吕瑞典,谢冲等.MCGS组态软件在控制实验室建设中的应用.实验科学与技术,2006,(3):107～108.
[19]武丽.基于MCGS的锅炉液位-流量串级监控系统的设计.工矿自动化,2004,(5):32～33.
[20]温建军.基于组件对象模型的上位机---PLC串行通讯程序设计.电子工业专用设备,2007,152:70～73.
[21]魏金城,白申义.MCGS开发的液位控制上位机监控.工业控制计算机,2007，20（2）:47～48.
[22]洪伟.大高炉上位机系统MASBF的设计与实现.冶金自动化,1993,17(1):15～18.
[23]陈丹丹,张秀宇,王建国.双容水箱虚拟实验装置的研制.仪器仪表用户，2007，2（2）：43～44.
[24]吕项羽.小型水电站监控系统的研制.硕士学位论文.北京:中国农业大学,2005.
[25]贾鲲.监控组态软件平台的设计与实现.硕士学位论文.中南大学，2006.
[26]吕凌欧.嵌入式人机界面组态软件研究.硕士学位论文.大连理工大学，2006.
[27]王晓鹏.三容水箱液位控制系统动态仿真与多变量过程的在线监测. 硕士学位论文.济南：山东大学，2005.
[28]牛广玉，张雷，淮小利.基于LabVIEW的水箱平台设计及PID控制特性分析.仪表技术与传感器，2007，7：25～28.
[29]刘振宇.基于液位控制的不同算法的研究.农业与技术,2007,27(4):164～165.
[30]傅巍.引水式小型水电站闸门自动监控系统的研究. 硕士学位论文.沈阳：东北农业大学，2007.
[31]张玉华.组态软件中控制算法的应用及研究.硕士学位论文.河海大学，2004.
[32]杜志伟，陈辉，尹力.阶跃响应模型在三容水箱中的预测控制. 硕士学位论文.黑龙江：东北林业大学，2003，16（2）：30～31.
[33]侯涛，董海鹰.基于THJ-3型的二容水箱模糊控制器设计与实验研究.兰州交通大学学报，2005，24（6）：107～109.
[34]赵建华，沈永良.一种自适应PID控制算法.自动化学报，2001，27（3）：417～420.
①页数 54
②字数 20630
③ 摘要
二容水箱过程控制实验装置上位机设计
摘 要：随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用模糊控制，并用组态王进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、实时数据报表、历史数据报表、历史趋势曲线。所有画面的动态显示用命令语言连接。
在对二容水箱实验进行组态的基础上，将单容水箱液位控制进行上位机组态，并将模糊控制算法和PID控制算法分别内嵌于组态王后台命令语言中，进而比较两种控制算法的控制效果。
Process Control Experiments on Two Water Tanks
System with Supervisory Computer
Abstract：Along with industrial development, level control is getting more and more extensive in various course controls. The design takes the level control model of the experiment installation of two water tanks as study object, adopts fuzzy control, and carries on the Supervisory Computer configuration with the configuration software such as KingView. The configuration interfaces include experimental water interface(including real-time trend curve)，Warning window，Real-time data reports，Historical data reports and Historical trend curves. All the dynamic displays of screens are connected by command language.
On the basis of the configuration of two water tanks experiment, the design completes PC configuration for the level control of single water tank. And then it compares control-effects of Fuzzy control and PID control algorithms through embedding them in the configuration-command language.
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
④目录
目 录
1绪论…………………………………………………………………………………1
1.1课题的提出及研究意义…………………………………………………………1
1.2国内外研究现状…………………………………………………………………1
1.3本文研究的主要内容……………………………………………………………2
2 二容水箱控制系统模型的建立……………………………………………………3
2.1 二容水箱结构的建立……………………………………………………………3
2.2 二容水箱实验建模………………………………………………………………3
3 二容水箱模糊控制器设计…………………………………………………………5
3.1 模糊控制理论介绍………………………………………………………………5
3.2 模糊控制基本思想………………………………………………………………5
3.3 模糊控制器的设计………………………………………………………………7
3.4 二容水箱液位控制模糊控制器设计……………………………………………8
4 组态软件在二容水箱实验中的应用…………………………………………13
4.1 软件介绍………………………………………………………………………13
4.2 二容水箱实验组态……………………………………………………………14
4.2.1 新建工程……………………………………………………………………14
4.2.2 创建组态画面………………………………………………………………16
4.2.3 用户窗口组态………………………………………………………………16
4.2.4 定义I/O设备………………………………………………………………17
4.2.5 构造数据库…………………………………………………………………21
4.2.5.1 变量类型…………………………………………………………………22
4.2.5.2 连接设备…………………………………………………………………23
4.2.6 报警系统设计………………………………………………………………25
4.2.6.1 定义事件类型和变量的报警属性………………………………………25
4.2.6.2报警的记录和显示………………………………………………………28
4.2.7 报表系统设置………………………………………………………………29
4.2.8 建立动画连接………………………………………………………………31
4.2.9 运行和调试…………………………………………………………………31
4.2.9.1 主画面运行系统…………………………………………………………32
4.2.9.2 报警窗口运行系统………………………………………………………33
5 基于单容水箱液位控制的不同算法的比较……………………………………34
5.1 单容水箱机理建模……………………………………………………………34
5.2 单容水箱PID控制……………………………………………………………35
5.3单容水箱实验组态……………………………………………………………39
6 总结………………………………………………………………………………40
附录 A………………………………………………………………………………43
附录 B………………………………………………………………………………46
附录 C………………………………………………………………………………47
附录 D………………………………………………………………………………48
参考文献……………………………………………………………………………49
致谢……………………………………………………………………………51
⑤关键字
关键词：二容水箱实验，组态王，模糊控制，单容水箱，PID控制
Keywords: Two water tanks experiment, KingView, Fuzzy Control, single water tank, PID Control
⑥参考文献
[1]王志新,谷云东.随机出、入水双容水箱液位控制实验及被控对象的数学模型.化工自动化及仪表,2006,33(2):13～16.
[2]魏横华,吴汉生.双容水箱计算机控制实验系统的研制.实验室研究与探索,2005,24(1):31～32.
[3]Teodor Marcu,Letitia Mirea,Attila Klosz.A Neural Network Approch to Robust Model—Based Diagnosis of Faults in a Three—Tank system [J].IEEE Proceedings of the International Symposium on Computer—Aided Control System Design (ISBNO—7803—3032—3).1996:111—116.
[4]陈广庆,刘廷瑞,杨兴华.基于MCGS组态软件的液位串级控制系统.煤矿机械,2007,28(9):92～94.
[5]吴清亮.组态软件在生产过程控制中的应用及研究.硕士学位论文.河海大学，2003.
[6]陈薇,吴刚.非线性双容水箱建模与预测控制.系统仿真学报,2006,18(8):2078～2081.
[7]毕文彬.嵌入式图形组态软件的研究与开发.硕士学位论文.大连理工大学，2006.
[8]N K Poulsen, B Kouvaritakis,M Cannon.Nonlinear constrained predictive control applied to a couple—tank.Apparatus [J].IEE Proc.—Control Theroy Appl.(s1350—2379).2001,148(1):17—24.
[9]孙红英，颜德文，李斌.基于参数自整定模糊PID的三容水箱液位控制. 电器应用，2006，25（8）：97～99.
[10]韩启纲，吴锡祺.模糊控制技术与仪表装置.北京：中国计量出版社，1997，7：75～140.
[11]章卫国，杨向忠.模糊控制理论与应用.陕西：西北工业大学出版社，2001，2：48～63.
[12]赵科.三容水箱的建模及基于T-S模型的模糊PID控制.硕士学位论文.内蒙古:内蒙古工业大学,2006.
[13]诸静等著.模糊控制原理与应用[M].北京：机械工业出版社，1995.
[14]王登贵.PLC模块化生产设备计算机监控系统设计与研究.硕士学位论文.陕西:西北农林科技大学,2007.
[15]林威汉,高春光,张海涛.国内组态软件的现状与未来.时代前沿,2002,6:9～12.
[16]孙旭松.PLC与上位机的通信实现.科技资讯,2006,25:81～82.
[17]李训杰.MCGS组态软件在供水自动化监控系统中的应用[J].工业控制计算机,2005,18(2):51～68.
[18]李丹,吕瑞典,谢冲等.MCGS组态软件在控制实验室建设中的应用.实验科学与技术,2006,(3):107～108.
[19]武丽.基于MCGS的锅炉液位-流量串级监控系统的设计.工矿自动化,2004,(5):32～33.
[20]温建军.基于组件对象模型的上位机---PLC串行通讯程序设计.电子工业专用设备,2007,152:70～73.
[21]魏金城,白申义.MCGS开发的液位控制上位机监控.工业控制计算机,2007，20（2）:47～48.
[22]洪伟.大高炉上位机系统MASBF的设计与实现.冶金自动化,1993,17(1):15～18.
[23]陈丹丹,张秀宇,王建国.双容水箱虚拟实验装置的研制.仪器仪表用户，2007，2（2）：43～44.
[24]吕项羽.小型水电站监控系统的研制.硕士学位论文.北京:中国农业大学,2005.
[25]贾鲲.监控组态软件平台的设计与实现.硕士学位论文.中南大学，2006.
[26]吕凌欧.嵌入式人机界面组态软件研究.硕士学位论文.大连理工大学，2006.
[27]王晓鹏.三容水箱液位控制系统动态仿真与多变量过程的在线监测. 硕士学位论文.济南：山东大学，2005.
[28]牛广玉，张雷，淮小利.基于LabVIEW的水箱平台设计及PID控制特性分析.仪表技术与传感器，2007，7：25～28.
[29]刘振宇.基于液位控制的不同算法的研究.农业与技术,2007,27(4):164～165.
[30]傅巍.引水式小型水电站闸门自动监控系统的研究. 硕士学位论文.沈阳：东北农业大学，2007.
[31]张玉华.组态软件中控制算法的应用及研究.硕士学位论文.河海大学，2004.
[32]杜志伟，陈辉，尹力.阶跃响应模型在三容水箱中的预测控制. 硕士学位论文.黑龙江：东北林业大学，2003，16（2）：30～31.
[33]侯涛，董海鹰.基于THJ-3型的二容水箱模糊控制器设计与实验研究.兰州交通大学学报，2005，24（6）：107～109.
[34]赵建华，沈永良.一种自适应PID控制算法.自动化学报，2001，27（3）：417～420.
