网络化控制模型的设计

摘要：文章首先介绍了网络化控制技术模型装置的设计，分别阐述了控制实验模型的整体设计和以太网控制系统的设计。上层监控软件采甩LabVIEW图形化开发环境设计。然后针对参数整定过程中出现的困难，提出了将神经网络模糊PID自整定技术应用到该系统中的方案。该模型装置包含了工程应用中许多控制参数，可以满足不同程度的仿真实验和研究需要。关键词：过程控制；网络控制；以太网；LabVIEW；比例-积分-微分控制器0 引言 随着网络技术的发展，Internet正在把全世界的计算机系统、通信系统逐渐集成起来，形成信息高速公路，形成公用数据网络。在此基础上，传统的工业控制领域也正经历一场前所未有的变革，从传统的控制系统向以网络化为特征的控制方向发展，形成了新的控制网络。控制系统的结构从最初的计算机集中控制系统(CCS)，到第二代的集散控制系统(DCS)，发展到现在流行的现场总线控制系统(FCS)。而以太网又逐渐与现场总线结合并进入工业控制领域。 网络的发展使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法、人机协作方法等都发生了重大变化，一方面，自动化与工业控制需要更深层次地渗透通信与网络技术。另一方面，通信网络的管理与控制也要求更多地采用控制理论与策略。同时也带来了新韵课题，其中之一就是网络环境下的控制方法与算法需要创新。 因此，本文针对网络化控制技术进行了模型的设计研究，本模型具有很好的开放性和可靠性，不但能够模拟工业现场的某些常见被控对象，进行具体控制回路设计，而且可以进行网络化环境下控制算法应用与改进的具体研究。1 硬件系统设计 此网络化控制技术模型的硬件系统主要分两个部分进行设计，分别是：现场控制模型装置的设计和网络控制系统的建设。1．1 现场控制模型装置的设计 系统现场模型装置是基于工业过程物理模拟对象，用于模拟工业生产现场的实际被控对象的多功能实验装置。系统参数全面，涵盖了工业生产现场中液位、流量、压力、温度等典型热工参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式。 现场控制模型装置主要由加热炉、上位水箱、中位水箱、下位水箱和储水箱以及电磁阀、水泵、温度、压力、流量等现场仪表组成。现场控制模型装置结构如图1所示。

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1．2 网络控制系统的建设 以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势，由于它支持几乎所有流行的网络协议，所以在商业系统中被广泛采用。近些年来，随着网络技术的飞速发展，由于交换技术以及网络带宽的大大增加，以太网开始与现场总线技术结合进入控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。本平台网络控制系统采用以太网控制系统。 用NI公司生产的具有以太网接口的FieldPoint网络模块，配合合适的I／O模块和模拟仪表，可以对现场实验模型装置的温度、液位等参数进行以太网控制。以太网控制系统结构如图2所示。

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