控制系统可视化组态平台的设计与实现

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伴随着计算机控制系统在工控领域的广泛应用,对工控组态软件的要求也越来越高。就控制功能而言,绝大多数组态软件提供的是单变量PID等常规控制方法,而少有先进控制策略。常规控制方法简单易用,深受业界欢迎,但难以满足日益复杂的过程控制的需求。即使有些系统配置了先进控制软件,但控制算法的设计要求用户具有很高的专业水平,烦琐的脚本语言编程也常常使工程师们望而却步。针对工控组态软件的这一不足,本文基于一般组态软件的框架结构,实现了具有可视化控制回路组态和可视化顺序控制组态的控制系统组态平台,大大降低了控制系统的设计难度。 基于图元的控制回路的可视化组态,使工程人员只需根据工业对象特性,选用合适的控制算法,轻松点击鼠标拖拉连接相应图元,就可构建出一个复杂的控制系统。控制系统面向方块图的封装形式,大大降低了复杂系统的组态难度。平台的系统仿真功能,方便用户设定和调整控制系统的参数,为系统的实际投运提供了可靠性保证。本文将常用的VBScript语言的表达式、语句以及对其扩展的公共方法封装成顺控图元库,用鼠标拖拉连接顺控图元,就可实现复杂的顺控组态,其控制逻辑一目了然,便于用户查看和修改。通过水箱液位控制系统对平台的功能进行测试,测试结果令人满意。 作为对研究工作的总结,本文共分为六章。 第一章简述了组态软件的发展现状,课题的研究意义及作者所做的主要工作。第二章阐述了控制系统可视化组态平台的设计,着重介绍了控制回路可视化组态和顺控可视化组态的设计,运用面向对象思想和软件复用技术设计的控制算法库和连续控制、顺序控制的两个图元库。第三章介绍了控制回路可视化组态的实现。包括控制算法库和控制图元库的实现,模糊控制器的可视化设计和控制系统仿真的实现,最后给出了组态数据的保存方法。第四章介绍的是顺序控制可视化组态的实现,首先简述了顺控实现的机制,然后着重阐述了顺控图元库的实现,并给出了顺序控制可视化组态的流程。第五章给出了控制系统可视化组态平台的功能测试结果,通过对水箱控制系统进行的多种方式的控制测试了平台的各种功能和性能。第六章的结束语,对全文作了总结,并提出了平台需要进一步改进和完善的地方。
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