基于PLC和WinCC的水箱液位模糊控制研究与应用.pdf

《基于PLC和WinCC的水箱液位模糊控制研究与应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第5期工业仪表与自动化装置·77·基于PLC和WinCC的水箱液位模糊控制研究与应用罗庚兴(广东松山职业技术学院，广东韶关512126)摘要：采用S7—300的CPU315—2DP设计了一个单容水箱的液位模糊控制器，该模糊控制器克服了传统PID控制对被控对象精确数学模型的依赖。通过查询预先计算出的模糊控制量表直接实现智能控制。通过在WinCC中的参数连接与设置，实现液位运行画面的监测。实验结果表明该控制系统运行可靠有效，其鲁棒性明显优于传统的PID控制方法。关键词：PLC；WinCC；模糊控制器；液位控制；组态监控中图分类号：TP273．5文献标志码：

2、A文章编号：1000—0682(2011)05—0077—05ResearchandapplicationofwatertankfuzzylevelcontrolsystembasedonPLCandWinCCLUOGengxing(GuangdongSongshanPolytechnicCollege，GuangdongShaoguan512126，China)Abstract：CPU315—2DPofS7—300isusedtodesignedalevelfuzzycontrollerforsingle—capacitywatertankswhichhaso

3、vercomethereliancetheonprecisemathmodelofthetraditionalPIDcontro1．Theintelligentcontrolisachieveddirectlybyqueryingthepre—calculatedfuzzycontroltable．Supervisingthelevelrunningpagesisachievedbyconnectingandsetting·upparametersinWinCC．Theexperimentre—suitsshowthatthecontrolsystemfunct

4、ionsreliablyandeffectively，anditsrobustnessisbetterthantheoneofthetraditionalPIDcontro1．Keywords：PLC；WinCC；fuzzycontroller；levelcontrol；configurationsupervision0引言1液位模糊控制系统的结构液位控制系统是工业生产中比较典型的控制应单容水箱是指只有一个储蓄容量的水箱，图1用之一。液位控制对象一般具有纯滞后、大惯性，因是典型单容自衡液位过程控制系统的结构示意此液位变化缓慢，系统一般呈非线性，使得找到一图。利用

5、水泵将蓄水池中的水抽出，通过电动调组合适的PID参数相当困难。用经典PID控制器来节阀V调节进水流量，采用单闭环控制水箱液位，实现控制时，其效果不理想，系统响应的调节时间较使水箱液位保持恒定，液位变送器LT对水箱液位长。模糊控制器是依照人工操作思维程序工作。与进行实时测量。传统控制方法相比，模糊控制无需建立数学模型，被控对象的特性和参数变化对控制质量的影响较小(鲁棒性强)，对于非线性和大时滞对象采用模糊控制的效果要比PID效果好J，因此很适合液位过程控制。收稿日期：2011—04—21基金项目：广东韶钢集团公司科研项目《基于PLC的模糊PID控制在水箱液位控制的

6、实验研究》(K10401)作者简介：罗庚兴(1972)，男，湖南郴州人，1996年毕业于东北图1自衡单容液位控制系统结构图重型机械学院，副教授，硕士，主要研究方向为PLC控制及自动化。·78·工业仪表与自动化装置2011年第5期单容水箱过程控制对象是一个非线性一阶滞后模拟量输入模块选用331—7KF02—0ABO，模拟量五，输出模块选用332—5HD01—0AB0。系统，过程传递函数模型可近似G(s)=e，1十l2模糊控制器的设计是典型的含纯滞后的一阶惯性环节。时间常数与水箱截面积、水阻和液体密度有关，时间常数越2．1模糊控制系统结构小，系统对输入的反应越快，反

7、之，若时间常数较大模糊控制系统的设计以基本二维模糊控制器的(容器面积较大)，则反应较慢；延时与调节阀设计为基础，图2所示为结构框图。模糊控制器包和水箱入口的距离有关。括输入量模糊化、模糊推理和解模糊3个部分。图电动调节阀V选用深圳东仪TOYI～05RSZ：额中r为设定值，Y为测量值，M为输出值。e为误差，定电压220VAC，额定电流0．2A，输出功率50N·m，计算公式为e=r—Y；ec为误差变化率，计算公式为输入电流4～20mA，动作时间10S，输出信号4～ec=e一e，式中，e为当前采样的误差，e为上次采20mA，环境温度一1O～60℃。液位传感器选用上样的

8、误差。E和EC分别为e和