基于LabVIEW和模糊控制方法的远程温度控制系统及其应用研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyuanboliwenya2009
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在实际生产过程中,经常需要对温度进行精确的监测和控制。但在现代生产实践和社会生活的应用过程中,存在着滞后性,时变性和非线性的测控温度。因此,开展远程温度控制系统的研究,无论在理论上和工程应用上都有着重要的意义。  本文采用自动控制技术,结合实验研究,以温控仪和可编程控制器(Programmable Logic Controller, PLC)为基础建立了远程温度控制系统;利用软件LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)作为开发平台,开发了上位机与外围设备之间的通信程序;采用热处理温度控制实验对该远程温度控制系统的可行性和可靠性进行实验验证。本文的主要工作和结论如下:  (1)以温控仪(型号为AI808P)和PLC(型号为S7-200)为基础,基于自动控制原理,设计了远程温度控制系统的电气结构和电气原理图,建立了远程温度控制试验系统。  (2)采用温控仪AI808P的AIBUS通信协议及其读写指令的格式,基于VISA串口函数调用功能,采用LabVIEW软件编写了上位机与温控仪AI808P之间的通信程序,测试了指令的正确性,实现了上位机与温控仪AI808P之间的正确通信。同时,采用PPI通信协议,基于LabVIEW开发平台,建立了上位机与PLC之间的正确通信。  (3)基于LabVIEW软件编写通信测试程序,研究了两种不同的通信方式。结果表明:串口通信方式较绑定数据通信方式更能够接收到实时完整的输入数据信息。同时,通过实验测试验证了程序的可行性,实现了上位机与外接设备的数据交换和控制功能。  (4)基于模糊控制理论和PID控制算法,采用LabVIEW软件,开发了温度控制系统运行程序,实现了对温度误差的整定和调节。同时,采用试验测试方法,研究了基于模糊控制的PID算法在不同温度控制下可行性。试验结果表明,模糊控制结合PID算法在不同温度控制下均具有响应快、调整时间短、超调小和波动小的特性,从而验证了该控制算法的可行性和精确性。  (5)基于虚拟仪器远程控制的理论,研究了三种远程通信模式下的控制方式,提出了采用Data Socket技术结合共享变量的方式实现远程温度控制的方法。同时,基于该方法,采用LabVIEW软件编写了服务器端程序和远程客服端程序,实现了远程数据传输、采集和远程控制。  (6)基于在服务器端和客户端建立的虚拟仪器测试界面,测试了数据传输的实时性和准确性。结果表明,提出的远程温度控制方法具有通用性和便捷性,且数据的传输和转换只受网络状况的影响。  (7)采用正火热处理实验方法,研究了远程温度控制系统的性能。试验结果表明:在正火热处理的升温阶段,实测温度与设定温度的最大误差为0.4℃,在保温段实测温度与设定温度的最大误差仅为0.3℃,且系统滞后性良好;远程温度控制系统具有较好的稳定性和鲁棒性,达到了快、准、稳的温度控制要求。  (8)远程测试结果表明,在线远程控制系统有约为1-2秒的延时,实现了数据的传输以及远程监控功能。
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