基于FF現(xiàn)場總線的先進控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、FF現(xiàn)場總線是目前最具發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一，對FF現(xiàn)場總線的研究已經成為工程界和學術界研究的重點和熱點。本課題“基于FF現(xiàn)場總線的先進控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)"結合實驗室建設，采用中科院沈陽自動化研究所開發(fā)的產品設計了一套基金會現(xiàn)場總線過程控制實驗系統(tǒng)，并實現(xiàn)了在該FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)上使用先進控制算法對具有時滯性等特性的被控對象的控制，而不僅限于原系統(tǒng)的PID控制算法。本課題旨在設計監(jiān)控軟件系統(tǒng)的同時，通過OPC(OLE forProces

2、s Control)技術實現(xiàn)先進控制算法與FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成，更好地發(fā)揮它們各自的技術優(yōu)勢。論文的主要工作包括： 首先，介紹了FF現(xiàn)場總線、監(jiān)控軟件系統(tǒng)以及先進控制算法的發(fā)展，分析了自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)基于FF現(xiàn)場總線的先進控制的必要性和現(xiàn)實意義；研究了FF現(xiàn)場總線所涉及的關鍵技術、體系結構以及功能塊的組成和功能，為構建基于FF現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)平臺作了相應的理論支撐。其次，構建了基于FF現(xiàn)場總線的過程控制實驗系統(tǒng)，研究了各個

3、功能模塊的相關參數(shù)的配置，并搭建起一個基本的實驗控制平臺；針對系統(tǒng)的時滯問題，研究了預測控制及其改進算法，引入了動態(tài)矩陣控制和神經網絡控制，分別分析了其優(yōu)缺點；并提出一種基于BP神經網絡的動態(tài)矩陣控制方案，采用兩個神經網絡來分別構建神經網絡預測模型和非線性優(yōu)化控制器。再次，研究了OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范(OPC DA)2.0版本、OPC數(shù)據(jù)服務器的實現(xiàn)形式并在此基礎上提出了一種VB6.0環(huán)境下基于OPC技術的監(jiān)控軟件體系結構；同時為了能夠隨時

4、調用在OPC服務器上采集的數(shù)據(jù)，進一步設計了數(shù)據(jù)庫來存取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)：對OPC服務器上采集的數(shù)據(jù)進行先進控制算法的仿真和優(yōu)化，并搭建起了基于FF現(xiàn)場總線和OPC技術的監(jiān)控軟件平臺，從而實現(xiàn)了基于先進控制算法的控制系統(tǒng)。最后，研究了Matlab環(huán)境下基于OPC技術的OPC DA客戶端接口程序的二次開發(fā)過程以及動態(tài)矩陣算法和神經網絡動態(tài)矩陣控制算法的實現(xiàn)，解決了Matlab環(huán)境下客戶端程序與OPC服務器以及與SQL Server 20