论文部分内容阅读
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。