文档介绍：辽宁工程技术大学硕士学位论文
摘要
控制系统的网络化,可以大大促进控制、计算机和通信技术等学科的交
叉发展,使控制技术进入一个全新的阶段。目前,以太网在确定性和速度方
面有了很大的提高,已成为世界上应用最多的网络,正逐渐应用于工业自动
化领域。为此,本文研究了以太网并进行了以太网节点设计,搭建了单片机
控制以太网网卡芯片进行数据传输来实现设备通信的平台选择电加热炉为
被控对象,采用模糊逻辑智能控制方法进行控制建立了基于算法
的模糊控制器应用软件对控制系统的性能进行了仿真分析对该系
统进行了现场运行。系统仿真结果和现场运行结果表明,模糊控制方法很好
地实现了控制目的。
关键词以太网智能控制器节点单片机模糊控制算法
仿真
辽宁工程技术大学硕士学位论文
辽宁工程技术大学硕士学位论文—‘
绪论
课题研究的背景及意义
工业以太网技术
随着计算机、通信、网络等信息技术的发展,信息交换的领域已经覆盖
了工厂、企业乃至世界各地的市场,因此,需要建立包含从工业现场设备层到
控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络平台,建立以工业控制网络技术
为基础的企业信息化系统。
工业控制网络作为一种特殊的网络,直接面向生产过程,肩负着工业生
产运行一线测量与控制信息传输的特殊任务,并产生或引发物质或能量的运
动和转换,因此它通常应满足强实时性、高可靠性、恶劣的工业现场环境适应
性、总线供电等特殊要求和特点。
与此同时,开放性、分散化和低成本也是工业控制网络另外重要的三大
特征。即工业控制网络应该
具有较好的响应实时性。工业控制网络不仅要求传输速度快,而且
在工业自动化控制中还要求响应快,即响应实时性要好
高可靠性,即能安装在工业控制现场,具有耐冲击、耐振动、耐腐蚀、
防尘、防水以及较好的电磁兼容性,在现场设备或网络局部链路出现故障的情
况下,能在很短的时间内重新建立新的网络链路
力求简洁,以减小软硬件开销,从而减低设备成本,同时也可以提高
系统的健壮性
开放性要好,即工业控制网络尽量不要采用专用网络。
世纪年代产生和发展起来的现场总线技术,以全数字通信代替
电流的模拟传输方式,使得控制系统与现场仪表之间不仅能传输生
产过程测量与控制信息,而且能够传输现场仪表的大量非控制信息,使得工业
企业的管理控制一体化成为可能,并且促使目前的自动化仪表、和可编
程控制器等产品所面临的体系结构和功能结构产生重大变革。
然而,现场总线技术在其发展过程中也存在许多不足,具体表现为
现有的现场总线标准过多,仅国际标准就包含了个类
型,未能统一到单一标准上来
不同总线之间不能兼容,不能真正实现透明信息互访,无法实现信
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息的无缝集成
由于现场总线是专用实时通信网络,成本较高
现场总线的速度较低,支持的应用有限,不便于和工信息集
成。
与此同时,传统上用于办公室和商业领域的以太网却悄悄地进入了控制
领域。近来以太网更是走向前台,发展迅速,颇引人注目。以太网己经成为目
前市场上最受欢迎的通信网络之一,它不仅垄断了办公自动化领域的网络通
信,而且在工业控制领域管理层和控制层等中上层网络通信中也得到了广泛
应用,并有直接向下延伸应用于工业现场设备间通信的趋势,并成为近年来工
业控制网络新的研究热点。与现场总线相比,以太网具有以下优点
应用广泛成本低廉通信速率高软硬件资源丰富可持续发展潜力大
易于与工连接,能实现办公自动化网络与工业控制网络的信息无缝
集成。集成以太控制网络系统如图
尸户一户户一’‘一’电一,“、一
图集成以太控制网络系统组成
智能控制技术
智能控制是近年发展起来的一类控制方法,它尝试利用人们的定性经
验、具有一定逻辑推理和记忆学****的能力,在工程实际中已取得很多有价值
的成果。著名的自动控制权威曾经指出模糊逻辑控制、神经网络
控制与专家控制是三种典型的智能控制方法。模糊逻辑控制
作为智能控制的一个分支,自从年英国的成功地将
其应用于锅炉和蒸汽机的控制以来,特别是近几年来得到了飞速的发展。模
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糊控制是模糊数学和控制理论相结合的产物,它以人工经验为基础,无需知
道被控对象的精确数学模型,因此构造容易,特别适用于那些难以获得过程
的精确数学模型及具有时变时滞、非线性、大滞后的复杂工业控制系统,具
有良好的鲁棒性和适应性。现在,模糊控制越来越多应用于工业过程、家用
电器等复杂场合。
网络控制节点
工业以太网标准主要的改进技术
在现场级控制网络采用星型的拓扑结构取代