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基于DeviceNet现场总线的水采船控制系统的研究与设计
| 论文题名： | 基于DeviceNet现场总线的水采船控制系统的研究与设计 |
| 关键词： | DeviceNet现场总线;水采船;自动控制;系统开发;PID算法;BP神经网络 |
| 摘要： | 随着过程控制技术的不断发展，人们对控制系统数据传输速度和精度的要求越来越高。为了满足这一要求，20世纪90年代初，现场总线技术受到广泛关注。它是融合了计算机、通信和控制等多学科的一门综合技术，已成为过程控制中的关键技术。现如今，现场总线技术已经广泛应用于过程自动化、医药、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等多个领域。 本文以新疆某公司水采船控制系统作为研究对象，按照工艺对控制系统的要求，应用SLC500系列PLC、GPS、无线通信电台等先进设备，设计了一套基于DeviceNet现场总线的控制系统。在控制系统平台方面，采用SLC500系列PLC、智能MCC等设备，利用RSLogix500、RSView32等软件对系统进行设计，实现了水采船和锚船的自动控制。在网络结构方面，水采船控制系统利用DeviceNet和EtherNet/IP相结合的网络平台，具有无缝链接和信息共享的特点，保证了数据传输的可靠性，提高了网络通信效率。针对水采船位置不固定的特点，提出了无线通信的要求，采用无线串行电台、无线以太网电台、PDL/EDL数传电台相结合的远程通信方式，实现了控制信号的远程高精度传输。根据对水采船导航和定位精度的要求，设计了双天线的GPS定位导航控制系统，实现了水采船的位置控制和角度（姿态）控制。考虑到对过程变量（压力、密度、流量、液位、温度等）的准确性要求，在下位机软件设计中采用了PID控制算法，从而提高了控制系统的整体性能，使得系统能够快速的达到稳定状态。 传统PID控制参数主要依据一些经验公式或者试验法进行整定，往往难以满足系统的控制要求，本文对下位机软件设计中的传统PID算法进行改进，提出了基于BP神经网络的PID控制算法。该算法具有响应速度快、超调量小、抗干扰能力强等优点，在按照一定的学习率确定权值系数后，不断调整PID控制器的三个参数，使得系统能够快速稳定的达到平衡状态。 水采船控制系统运行证明，系统具有可靠性高、稳定性好、控制精确、升级能力强、人机界面友好、可扩展性强等特点，满足了生产现场的要求，是现场总线控制系统成功应用于过程控制领域的典型案例，在化工生产的自动控制领域具有普遍性和推广价值。 |
| 作者： | 孙健 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 汪晋宽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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