先进调节控制（ARC）关键技术研究与开发
这是一篇关于基金会现场总线,先进调节控制,功能块,串级控制的论文, 主要内容为先进调节控制(ARC)技术是数字控制系统使复杂回路变得可行后被广泛应用于生产过程自动化领域的技术,其关键技术的先进性体现在可以通过配置基于各种现场总线系统的功能块来实现复杂的控制需求。本课题的主要工作就是通过研究和开发基金会现场总线(FF)相关功能块的程序设计,进一步实现并验证ARC的关键技术。本论文在自主开发并完成ARC关键技术所通用的模拟输入块、模拟输出块、控制算法块的基础上,以调度和配置这几种功能块策略的串级技术为例,以温度流量控制系统模型为测试对象,将技术理论与实际应用相结合。文中首先通过几种常见的现场总线控制系统特性的对比分析,明确了系统相关现场总线的优势和需要解决的问题,可为自动化过程控制中的现场总线选取提供理论支持。随后深入研究了FF总线协议,阐述了面对用户层的FF功能块的结构和功用,确定了ARC关键技术的串级技术实现所需要功能块AI、PID、AO的参数和算法。然后基于模块化程序设计方法通过VSCode的C语言集成开发环境(IDE)进行相关FF功能块的程序设计,并通过MATLAB的相关工具构造测试平台进行了模型搭建和仿真验证,测得令人满意的结果。论文最后对课题的工作进行总结,基于成果的分析进行了下一步工作的展望。
基于IEC 61499的嵌入式软PLC设计与应用研究
这是一篇关于分布式系统控制,嵌入式软PLC,IEC 61499,功能块,光伏储能控制系统的论文, 主要内容为随着工业4.0的智能制造技术不断发展,现代工业控制系统逐渐演进为感知、计算、通信和控制功能深度融合的信息物理系统,以若干分布互联的嵌入式控制器取代传统集中式控制器已成为一个必然趋势。嵌入式软PLC技术以嵌入式控制器作为硬件支撑,利用软件实现可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)功能,以其组态、开放、共享的模块化和软逻辑思想,已成为控制系统开发的主要方式。当前基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC技术难以满足分布式实时灵活组态的系统开发需求。IEC61499标准作为支持分布式控制系统级建模的编程标准,具有可移植性、互操作性和可配置性,为构建工业4.0下的分布式控制系统提供了必要的基础结构。本文设计了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统架构,完成了控制器硬件设计及软件平台构建,并以光伏储能控制系统作为应用案例完成了分布式的系统开发和应用部署,仿真验证了光伏储能嵌入式软PLC系统的可行性和完整性。本文的主要研究内容包括:(1)设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统。基于IEC 61499标准的模型架构和软件平台关键技术,设计了一种嵌入式软PLC的架构方案,并针对该方案完成了嵌入式软PLC的控制器硬件设计与软件平台构建。在控制器硬件设计中,以ESP32作为主控芯片并通过FPGA扩展输入输出接口,完成了主控模块、通信模块、数据存储模块和电源模块的相关电路原理设计,开发了一个具有控制运行、数据采集和远程通信功能的嵌入式控制器。在软件平台构建中,完成了基于开源Eclipse 4diac项目的IEC 61499运行时环境的移植和集成开发环境的构建,对运行时环境的执行原理以及集成开发环境的应用流程进行了说明,并将嵌入式控制器硬件相关功能封装为功能块,通过应用部署测试验证了所构建的嵌入式软PLC系统的性能和功能。在该软硬件平台上可以完成基于IEC 61499功能块的图形化、模块化编程设计和应用部署,并同时满足工业控制的实时性要求。(2)基于嵌入式软PLC完成了光伏储能控制系统开发和应用部署仿真验证。以光伏储能控制系统作为应用案例,研究了光伏储能系统能量优化调度的控制策略,通过将控制策略的各部分算法封装为功能块,构建了光伏储能控制算法功能块类型库,结合标准功能块库和硬件功能块库,开发了三种不同控制策略下的光伏储能控制应用程序,最后将应用程序部署在由网络互联的嵌入式控制器组成的分布式控制系统上完成了应用仿真测试和结果分析,并结合OPC UA通信技术实现了标准化的数据访问。基于IEC61499可重用的功能块和分布式的建模思想,本文所构建的光伏储能嵌入式软PLC系统可以完成能量优化调度的控制任务,并实现分布式控制系统中多个嵌入式控制器的统一程序设计、部署和运行,提高了系统开发效率。本文设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统,并将其应用于光伏储能控制系统开发和应用部署中,为IEC 61499标准在工业实践中的应用提供了一种参考模式,对于工业4.0时代的IEC 61499标准和PLC技术发展具有一定的现实意义和应用价值。
基于PLCopen规范的可编程控制系统功能块的开发与研究
这是一篇关于智能制造,可编程控制系统,Simulink仿真,运动控制,功能块的论文, 主要内容为伴随“中国制造2025”的行动计划出台,“智能制造”成为了制造业新的发展趋势,而作为实现“智能制造”的核心组成,可编程控制系统(PLC)成为了实现工业装备自动化、智能化的必要组成部分。随着工业自动化程度的不断提高,制造业对可编程控制系统提出了更高的要求,而判断可编程控制系统是否满足要求,便是通过其基于PLCopen规范开发的功能块来判断。本文利用Matlab/Simulink中的Simulink PLC Coder模块来实现可编程控制系统的功能块的开发,利用Matlab/Simulink强大的数值计算能力和灵活性的编程方式,去实现复杂功能块的编写,在完成功能块的编写后,可以基于Matlab/Simulink交互式的仿真环境,对被控对象进行系统建模,从而在Matlab/Simulink中完成功能块的数据分析,提高了功能块的开发效率。本文主要研究工作如下:(1)设计了基于IEC61131-3标准的功能块。采用了基于IEC61131-3标准的结构化文本(ST)语言和功能图块(FBD)设计了数字量I/O功能块、管理类功能块、单轴运动功能块和多轴运动功能块。同时针对复杂算法功能块编写较为困难等问题,提出了基于Matlab/Simulink快速生成功能块的方法。(2)设计了PLC系统测试平台。为了检证所设计的功能块是否能满足实际应用需求,设计搭建了以分布式实时以太网架构为基础的PLC测试系统,并详细阐述了测试系统中主从站单元的硬件设施、工作原理及运行系统等,同时在测试平台的编程软件中,设计了相应的人机交互界面,以便于实时控制功能块的运行。(3)论文研究成果验证。在所设计的PLC测试平台中,对本文设计开发的功能块进行实验测试。实验结果表明,本文所设计的功能块均满足实际应用要求,从而可以确定本文所提出的基于Matlab/Simulink快速生成功能块的方法符合工业需求,具有良好的工业应用价值。
基于IEC 61499的嵌入式软PLC设计与应用研究
这是一篇关于分布式系统控制,嵌入式软PLC,IEC 61499,功能块,光伏储能控制系统的论文, 主要内容为随着工业4.0的智能制造技术不断发展,现代工业控制系统逐渐演进为感知、计算、通信和控制功能深度融合的信息物理系统,以若干分布互联的嵌入式控制器取代传统集中式控制器已成为一个必然趋势。嵌入式软PLC技术以嵌入式控制器作为硬件支撑,利用软件实现可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)功能,以其组态、开放、共享的模块化和软逻辑思想,已成为控制系统开发的主要方式。当前基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC技术难以满足分布式实时灵活组态的系统开发需求。IEC61499标准作为支持分布式控制系统级建模的编程标准,具有可移植性、互操作性和可配置性,为构建工业4.0下的分布式控制系统提供了必要的基础结构。本文设计了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统架构,完成了控制器硬件设计及软件平台构建,并以光伏储能控制系统作为应用案例完成了分布式的系统开发和应用部署,仿真验证了光伏储能嵌入式软PLC系统的可行性和完整性。本文的主要研究内容包括:(1)设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统。基于IEC 61499标准的模型架构和软件平台关键技术,设计了一种嵌入式软PLC的架构方案,并针对该方案完成了嵌入式软PLC的控制器硬件设计与软件平台构建。在控制器硬件设计中,以ESP32作为主控芯片并通过FPGA扩展输入输出接口,完成了主控模块、通信模块、数据存储模块和电源模块的相关电路原理设计,开发了一个具有控制运行、数据采集和远程通信功能的嵌入式控制器。在软件平台构建中,完成了基于开源Eclipse 4diac项目的IEC 61499运行时环境的移植和集成开发环境的构建,对运行时环境的执行原理以及集成开发环境的应用流程进行了说明,并将嵌入式控制器硬件相关功能封装为功能块,通过应用部署测试验证了所构建的嵌入式软PLC系统的性能和功能。在该软硬件平台上可以完成基于IEC 61499功能块的图形化、模块化编程设计和应用部署,并同时满足工业控制的实时性要求。(2)基于嵌入式软PLC完成了光伏储能控制系统开发和应用部署仿真验证。以光伏储能控制系统作为应用案例,研究了光伏储能系统能量优化调度的控制策略,通过将控制策略的各部分算法封装为功能块,构建了光伏储能控制算法功能块类型库,结合标准功能块库和硬件功能块库,开发了三种不同控制策略下的光伏储能控制应用程序,最后将应用程序部署在由网络互联的嵌入式控制器组成的分布式控制系统上完成了应用仿真测试和结果分析,并结合OPC UA通信技术实现了标准化的数据访问。基于IEC61499可重用的功能块和分布式的建模思想,本文所构建的光伏储能嵌入式软PLC系统可以完成能量优化调度的控制任务,并实现分布式控制系统中多个嵌入式控制器的统一程序设计、部署和运行,提高了系统开发效率。本文设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统,并将其应用于光伏储能控制系统开发和应用部署中,为IEC 61499标准在工业实践中的应用提供了一种参考模式,对于工业4.0时代的IEC 61499标准和PLC技术发展具有一定的现实意义和应用价值。
基于IEC 61499的嵌入式软PLC设计与应用研究
这是一篇关于分布式系统控制,嵌入式软PLC,IEC 61499,功能块,光伏储能控制系统的论文, 主要内容为随着工业4.0的智能制造技术不断发展,现代工业控制系统逐渐演进为感知、计算、通信和控制功能深度融合的信息物理系统,以若干分布互联的嵌入式控制器取代传统集中式控制器已成为一个必然趋势。嵌入式软PLC技术以嵌入式控制器作为硬件支撑,利用软件实现可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)功能,以其组态、开放、共享的模块化和软逻辑思想,已成为控制系统开发的主要方式。当前基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC技术难以满足分布式实时灵活组态的系统开发需求。IEC61499标准作为支持分布式控制系统级建模的编程标准,具有可移植性、互操作性和可配置性,为构建工业4.0下的分布式控制系统提供了必要的基础结构。本文设计了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统架构,完成了控制器硬件设计及软件平台构建,并以光伏储能控制系统作为应用案例完成了分布式的系统开发和应用部署,仿真验证了光伏储能嵌入式软PLC系统的可行性和完整性。本文的主要研究内容包括:(1)设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统。基于IEC 61499标准的模型架构和软件平台关键技术,设计了一种嵌入式软PLC的架构方案,并针对该方案完成了嵌入式软PLC的控制器硬件设计与软件平台构建。在控制器硬件设计中,以ESP32作为主控芯片并通过FPGA扩展输入输出接口,完成了主控模块、通信模块、数据存储模块和电源模块的相关电路原理设计,开发了一个具有控制运行、数据采集和远程通信功能的嵌入式控制器。在软件平台构建中,完成了基于开源Eclipse 4diac项目的IEC 61499运行时环境的移植和集成开发环境的构建,对运行时环境的执行原理以及集成开发环境的应用流程进行了说明,并将嵌入式控制器硬件相关功能封装为功能块,通过应用部署测试验证了所构建的嵌入式软PLC系统的性能和功能。在该软硬件平台上可以完成基于IEC 61499功能块的图形化、模块化编程设计和应用部署,并同时满足工业控制的实时性要求。(2)基于嵌入式软PLC完成了光伏储能控制系统开发和应用部署仿真验证。以光伏储能控制系统作为应用案例,研究了光伏储能系统能量优化调度的控制策略,通过将控制策略的各部分算法封装为功能块,构建了光伏储能控制算法功能块类型库,结合标准功能块库和硬件功能块库,开发了三种不同控制策略下的光伏储能控制应用程序,最后将应用程序部署在由网络互联的嵌入式控制器组成的分布式控制系统上完成了应用仿真测试和结果分析,并结合OPC UA通信技术实现了标准化的数据访问。基于IEC61499可重用的功能块和分布式的建模思想,本文所构建的光伏储能嵌入式软PLC系统可以完成能量优化调度的控制任务,并实现分布式控制系统中多个嵌入式控制器的统一程序设计、部署和运行,提高了系统开发效率。本文设计并实现了一种基于IEC 61499标准的嵌入式软PLC系统,并将其应用于光伏储能控制系统开发和应用部署中,为IEC 61499标准在工业实践中的应用提供了一种参考模式,对于工业4.0时代的IEC 61499标准和PLC技术发展具有一定的现实意义和应用价值。
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