基于ControlLogix平台的水箱液位串级控制系统的设计.pdf

密级: 学校代码:10075
分类号: 学号:20101393




工程硕士学位论文

基于 ControlLogix 平台的水箱液位串级
控制系统的设计




学位申请人:
指导教师:
学位类别: 工程硕士
学科专业: 控制工程
授予单位:
答辩日期: 二○一二年五月
Classified Index: CODE:10075
: NO: 20101393


A Dissertation for the Degree of M. Engineering


The Design of Water Level Cascade
Control System Based on the
ControlLogix Platform





Candidate: Wang Zhuang
Supervisor: Prof. Jiang Ping
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty : Control Engineering
University: Hebei University
Date of Oral Examination: June, 2012
摘要
摘要
在工业生产中,控制理论和方式的革新,推动了自动控制技术的迅速发展。随着自
动化技术的不断发展和广泛应用,过程控制作为现代控制技术的重要组成部分,在生产
过程中发挥着重要的作用。在工业生产过程中,针对不同被控对象的特点,可以选择简
单控制系统满足大多数控制系统的要求。然而,有些被控对象的动态特性动荡多变,控
制过程存在多种幅度较大且频繁、剧烈的扰动,从而导致生产工艺复杂和控制过程复杂。
在控制质量和精度要求较高的生产过程中,简单的控制系统无法完成复杂的控制任务。
所以可以根据实际需求,结合被控对象的特点,选择串级控制系统。
罗克韦尔公司提出的集成构架由功能强大的控制系统、开放集成的网络体系和人性
化操作界面组成。控制系统兼容性强,I/O模块高效灵活。且系统抵抗干扰的能力强。
三层网络体系结构透明。相同应用协议使得网络之间无缝连接,从而实现了网络之间数
据和程序的高效传输。操作界面的人性化设计,实现了企业管理者对控制系统的智能化
操作。罗克韦尔控制平台为工业自动化高效、稳定地工作奠定了基础。
为了提高系统的控制品质,本文在罗克韦尔控制平台下设计水箱液位串级控制系统
的自动化控制。本文针对过程控制中液位控制系统的发展现状,从理论上对串级控制理
论应用于罗克韦尔平台进行分析。首先针对研究对象的特点,从理论上分析其工作过程。
然后在理论分析的基础上,使用机理法对被控对象建立数学模型。接着调试系统设备,
实现了水箱的稳定运行。随后配置网络通信,对 I/O 模块进行工程量标定。使用编程软
件模拟研究对象,并对系统的输出曲线进行仿真。最后将串级控制理论应用于实际过程
控制液位系统。并与单回路控制系统的输出曲线进行对比,证明了串级控制的优越性。
为串级控制的进一步研究,提供了参考价值。

关键词过程控制串级控制 ControlLogix 控制平台液位控制系统
I
Abstract
Abstract
In the industrial production, the innovation of control theory and method promotes the
rapid development of automatic control technology. With the continuous development and
wide application of Automatic Control Technology, being an important part of modern control
technology, the process control plays an important role in the process of production. In the
process of industrial process, according to characteristics of different controlled objects, the
requirements of most control system can be met with simple control s