網(wǎng)絡(luò )化控制模型的設計

摘要：文章首先介紹了網(wǎng)絡(luò )化控制技術(shù)模型裝置的設計，分別闡述了控制實(shí)驗模型的整體設計和以太網(wǎng)控制系統的設計。上層監控軟件采甩LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境設計。然后針對參數整定過(guò)程中出現的困難，提出了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊PID自整定技術(shù)應用到該系統中的方案。該模型裝置包含了工程應用中許多控制參數，可以滿(mǎn)足不同程度的仿真實(shí)驗和研究需要。
關(guān)鍵詞：過(guò)程控制；網(wǎng)絡(luò )控制；以太網(wǎng)；LabVIEW；比例-積分-微分控制器

0 引言
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，Internet正在把全世界的計算機系統、通信系統逐漸集成起來(lái)，形成信息高速公路，形成公用數據網(wǎng)絡(luò )。在此基礎上，傳統的工業(yè)控制領(lǐng)域也正經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的變革，從傳統的控制系統向以網(wǎng)絡(luò )化為特征的控制方向發(fā)展，形成了新的控制網(wǎng)絡(luò )。
控制系統的結構從最初的計算機集中控制系統(CCS)，到第二代的集散控制系統(DCS)，發(fā)展到現在流行的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(FCS)。而以太網(wǎng)又逐漸與現場(chǎng)總線(xiàn)結合并進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。
網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展使自動(dòng)化系統與工業(yè)控制系統在體系結構、控制方法、人機協(xié)作方法等都發(fā)生了重大變化，一方面，自動(dòng)化與工業(yè)控制需要更深層次地滲透通信與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。另一方面，通信網(wǎng)絡(luò )的管理與控制也要求更多地采用控制理論與策略。同時(shí)也帶來(lái)了新韻課題，其中之一就是網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的控制方法與算法需要創(chuàng )新。
因此，本文針對網(wǎng)絡(luò )化控制技術(shù)進(jìn)行了模型的設計研究，本模型具有很好的開(kāi)放性和可靠性，不但能夠模擬工業(yè)現場(chǎng)的某些常見(jiàn)被控對象，進(jìn)行具體控制回路設計，而且可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化環(huán)境下控制算法應用與改進(jìn)的具體研究。

1 硬件系統設計
此網(wǎng)絡(luò )化控制技術(shù)模型的硬件系統主要分兩個(gè)部分進(jìn)行設計，分別是：現場(chǎng)控制模型裝置的設計和網(wǎng)絡(luò )控制系統的建設。
1．1 現場(chǎng)控制模型裝置的設計
系統現場(chǎng)模型裝置是基于工業(yè)過(guò)程物理模擬對象，用于模擬工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)際被控對象的多功能實(shí)驗裝置。系統參數全面，涵蓋了工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)中液位、流量、壓力、溫度等典型熱工參數，可實(shí)現系統參數辨識、單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制等多種控制形式。
現場(chǎng)控制模型裝置主要由加熱爐、上位水箱、中位水箱、下位水箱和儲水箱以及電磁閥、水泵、溫度、壓力、流量等現場(chǎng)儀表組成?，F場(chǎng)控制模型裝置結構如圖1所示。

1．2 網(wǎng)絡(luò )控制系統的建設
以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢，由于它支持幾乎所有流行的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，所以在商業(yè)系統中被廣泛采用。近些年來(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，由于交換技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò )帶寬的大大增加，以太網(wǎng)開(kāi)始與現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)結合進(jìn)入控制領(lǐng)域，形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。本平臺網(wǎng)絡(luò )控制系統采用以太網(wǎng)控制系統。
用NI公司生產(chǎn)的具有以太網(wǎng)接口的FieldPoint網(wǎng)絡(luò )模塊，配合合適的I／O模塊和模擬儀表，可以對現場(chǎng)實(shí)驗模型裝置的溫度、液位等參數進(jìn)行以太網(wǎng)控制。以太網(wǎng)控制系統結構如圖2所示。