基于cc-link液位控制系统设计毕业论文

基于cc-link液位控制系统设计毕业论文内容摘要：

.... 49 1 1 绪论 在计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普片的渗透到自动控制的各个领域中，现场总线技术必将成为自动控制领域主要发展方向之一。 现场总线一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，并且某些国外的大公司已经在大力的开拓中国市场，发展我国的现场总线技术已经刻不容缓。 现场总线对自动化技术影响意义深远，当今可以认为现场总线 是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。 随着通讯和自动化技术的发展，自动化控制领域对通讯和控制要求的也越来越高，因而出现了现场总线的一种新型技术 CCLink。 CCLink 是由三菱电机为主的多家公司与 1996 年推出的开放式现场总线。 CCLink 站在了比较高的起点上，吸收了其他总线的优点而避免了它们的不足之处。 CCLink 的卓越性能和简单使用，使得它得到广大用户的青睐，并得到了广泛的应用。 PLC 在生产过程自动化控制领域是应用最为广泛且可靠性较高的一种主控制器，现场总线技术是架构分布式 控制系统的必备技术，因此，基于 PLC 控制系统的 CCLink网络应用具有特定的意义。 现场总线的发展现状 （ 1）多种总线共存 现场总线国际标准 IEC61158 中采用了 8种协议类型，以及其它一些现场总线。 每种总线都有其产生的背景和应用领域。 不同领域的自动化需求各有其特点，因此在某个领域中产生的总线技术一般对本领域的满足度高一些，应用多一些，适用性好一些。 据美国 ARC 公司的市场调查，世界市场对各种现场总线的需求为：过程自动化 1医药领域 18％、加工制造 15％、交通运输 15％、航空与国防 34％、农业未统计、 楼宇未统计。 由此可见，随着时间的推移，占有市场 80％左右的总线将只有六七种，而且其应用领域比较明确。 （ 2）总线应用领域不断拓展 每种总线都力图拓展其应用领域，以扩张其势力范围。 在一定应用领域中已取得良好业绩的总线，往往会进一步根据需要向其它领域发展。 如 PROFIBUS 在 DP的基础上开发出 PA，以适用于流程工业。 2 （ 3）不断成立总线国际组织 大多数总线都成立了相应的国际组织，力图在制造商和用户中创造影响，以取得更多方面的支持，同时也想显示出其技术是开放的。 （ 4）每种总线都以企业为支撑 各种总线都以 一个或几个大型跨国公司为背景，公司的利益与总线的发展息息相关， （ 5）一个设备制造商参加多个总线组织 大多数设备制造商都积极参加不止一个总线组织，有些公司甚至参加 2 ~4个总线组织。 道理很简单，装置是要挂在系统上的。 （ 6）各种总线相继成为自己国家或地区标准 每种总线大多将自己作为国家或地区标准，以加强自己的竞争地位。 现在的情况是 PNet 已经成为丹麦标准， PROFIBUS已成为德国标准， WorldFIP 已成为法国标准。 上述 3 种总线于 1994 年成为并列的欧洲标准 EN50170。 其它总线也都成为各地区的技术规 范。 （ 7）在竞争中协调共存 协调共存的现象在欧洲标准制定时就出现过，欧洲标准 EN50170 在制定时，将德、法、丹麦 3个标准并列于一卷之中，形成了欧洲的多总线的标准体系。 各重要企业，除了力推自己的总线产品之外，也都力图开发接口技术，将自己的总线产品与其它总线相连接，如施耐德公司开发的设备能与多种总线相连接。 在国际标准中，也出现了协调共存的局面。 现场总线的发展趋势 虽然现场总线的标准统一还有种种问题，但现场总线控制系统的发展却已经是一个不争的事实。 随着现场总线思想的日益深入人心，基于现场总线的产品和应 用的不断增多，现场总线控制系统体系结构日益清晰，具体发展趋势表现在以下几个方面。 （ 1）网络结构趋向简单化 早期的 MAP 模型由 7 层组成，现在 Rockwe11 公司提出了 3 层结构自动化， Fisher Rosemount 公司提出了 2层自动化，还有的公司甚至提出 1层结构，由以太网一通到底。 目前比较达成共识的是 3层设备、 2 层网络的3＋ 2结构。 3层设备是位于底层的现场设备，如传感器 /执行器以及各种分布式 I/O设备等，位于中间的控制设备，如 PLC、工业在制计算机、专用控制器等；位于上层的是操作设备，如操作站、工程师站 、数据服务器、－般工作站等； 2 层网络是现场设备与控制设备之间的控制网，以及控制设备与操作设备之间的管理网。 （ 2）大量采用成熟、开放和通用的技术 在管理网的通信协议上，越来越多的企业采用最流行的 TCP/IP 协议加以太网，操作设备一般采用工业 PC 甚至普通 PC，控 3 制设备一般采用标准的 PLC 或者是工业控制计算机等，而控制网络就是各种现场总线的应用领域。 由此可见，新型的现场总线控制系统与传统的控制系统（如 DCS、 PLC）之间并不是完全取而代之的关系，而是继承、融合、提高的关系。 CCLink 发展背景和现状 在 1996 年 11月，以 以三菱电机为主导的多家公司以 “ 多厂家设备环境、高性能、省配线 ” 理念开发、公布和开放了现场总线 CCLink,第一次正式向市场推出 CCLink这一全新的多广商、高性能、省配线的现场网络。 CCLink 是 Control amp。 Communication Link 的简称，是一种可以同时高速处理控制和信息数据的现场网络系统，可以提供高效、一体化的工厂和过程自动化控制。 在 10Mbps 的通信速率下传输距离达到 100m，并能够连接 64个站。 其卓越的性能使之通过 ISO 认证成为国际标准，并且获得批 准成为中国国家推荐标准 GB/T197602020，同时也已经取得 SEMI 标准。 作为开放式现场总线， CCLINK 是亚洲唯一能被国际工控界认可并为广泛使用的一种现场总线，由于其与其他总线在可靠性、稳定性以及经济性上有较大的优势，且又具有区域性优势，因此 CCLink 技术特在亚洲被广泛的应用。 课题研究的意义和主要内容 课题意义 CCLink 是控制与通路链路系统的简称。 CCLink 现场总线是目前在工业自动化领域中应用最为广泛的通讯技术之一。 通过 CCLink 现场总线将自动化生产线上个各独立的模块链接起来 以实现对生产线的高速、高效、高柔性化的分散控制。 液位 控制是工业生产中经常碰到的控制参数之一 ，它在工业生产中都有很广泛的应用。 在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度的保持在给定的数值范围内， 液位控制的好坏直接影响产品的质量甚至产品制造的成功与失败 ，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和生产质量有这至关重要的作用， 同时 液位控制在高层小区水塔水位控制、灌装商品液位控制、污水处理设备和有毒有腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。 因而液位的控制具有广泛的实际应用价值和广泛的应 用前景。 由于常规 PID 控制器结构简单、鲁棒性强 ， 被广泛应用于过程控制中 ， 但常规 PID 不能根据现场的情况进行在线自整定 ， 非线性系统的常规 PID 控 4 制往往不能获得较好的控制效果。 近年来， 随着科学技术的迅猛发展，液位控制逐渐的向大型化、智能化、自动化和集成。