基于PLC的汽车环境模拟试验控制系统的设计与实现

摘要

汽车，现在生活不可或缺的重要组成部分之一，在其进入市场前需经过大量的环境试验以考核其对环境的适应性。基于对汽车环境适应性的考核及成本因素的考虑，有必要建设一定规模的汽车环境模拟试验系统，用于完成汽车产品的开发设计、试验研究及相关法规检测等任务。本文以某汽车环境模拟试验项目为背景，借助于西门子自动化平台并结合全集成自动化(TIA)技术，设计了一套基于PLC的具有计算机多级网络控制结构的汽车环境模拟试验控制系统。
　　本汽车环境模拟试验系统包括工艺水子系统、汽车环境模拟试验仓系统及其他试验系统，可以完成对整车、发动机及重要零部件的环境适应性的检验。首先，论文根据用户对不同子系统的功能需求，设计了系统整体控制方案;其次，完成了现场控制层主控制器PLC控制系统的硬件与软件的设计;然后，由于被控对象具有非线性、滞后性及模型不确定性等特点，将模糊控制与自适应模糊PID控制算法引入控制系统，很好的提高了系统的控制性能;最后，采用WinCC组态软件设计并建立了车间监控层的远程监控系统，采用WinCCFlexible设计并建立了现场监控系统，实现用户对现场的监控，同时对系统进行了多方位的调试并根据运行情况探讨了几个工程问题。
　　本系统将先进的工业自动化技术与模糊控制、自适应模糊PID等控制算法相融合，不仅实现了整个汽车环境模拟试验系统的高度自动化，而且有效的提高了系统的控制性能。目前，系统已可靠运行近一年，整体运行状态良好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 汽车环境模拟试验系统的发展过程与研究现状

1．2．2 汽车环境模拟试验技术发展趋势

1．2．3 西门子TIA技术

1．3 课题研究难点

1．4 论文研究的主要内容

2 汽车环境模拟试验系统的总体设计

2．1 汽车环境模拟试验系统主要用途

2．2 汽车环境模拟试验系统概况及工艺过程

2．2．1 系统组成

2．2．2 汽车环境模拟试验系统的工艺过程

2．3 汽车环境模拟试验系统的控制方案

2．3．1 系统功能需求分析

2．3．2 系统总体设计方案

2．4 本章小结

3 汽车环境模拟试验系统控制方案的实现

3．1 控制系统硬件设计

3．1．1 控制系统硬件选型

3．1．2 控制系统组态

3．2 控制系统PLC程序设计

3．2．1 工艺水系统

3．2．2 汽车环境模拟仓系统

3．3 本章小结

4 模糊控制在汽车环境模拟试验控制系统中的应用研究

4．1 控制算法的研究

4．1．1 传统PID控制算法

4．1．2 模糊控制算法

4．1．3 模糊PID控制算法

4．1．4 传统PID控制、模糊控制以及自适应模糊PID控制算法的比较

4．2 模糊控制在试验仓温度控制系统的应用研究

4．2．1 汽车环境模拟试验仓温度模型分析

4．2．2 模糊控制在汽车环境模拟试验仓温度控制中的实现

4．3 自适应模糊PID控制在恒压供水控制系统中的应用研究

4．3．1 恒压供水系统数学模型的建立

4．3．2 恒压供水控制系统自适应模糊PID控制器的实现

4．4 本章小结

5 监控系统设计及系统调试运行

5．1 监控系统设计

5．1．1 监控系统主要功能设计

5．1．2 监控系统框架结构

5．1．3 远程OS站监控系统设计

5．1．4 现场OS站监控系统设计

5．2 系统调试及运行

5．2．1 系统调试

5．2．2 系统运行

5．3 工程问题探讨

5．3．1 控制系统冗余问题的探讨

5．3．2 手动控制问题的探讨

5．4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献