基于IEC61499标准的控制功能块开发及仿真研究

摘要

IEC61499是分布式工业过程测量和控制系统的新标准，它的数据传输及程序执行的同步性，功能块间的通信和控制的抽象性、独立于具体硬件的实现方式等特点具有明显的优势，这些优势符合工业控制系统的发展潮流，顺应了工业4.0的到来。如何开发出系统协调性好，组态方便灵活的控制功能块的操作平台，设计出可复用的、封装的、鲁棒性好的功能块，使得那些并不擅长程序开发的工程师们也可以较容易的理解并应用它，从而构建面向对象的、全开放、全分布的新型工业控制系统。
　　本文研究了基于IEC61499标准提供的体系结构，定义的模型及功能块的类型，完成了控制功能块的开发平台，实现了双击树形目录区对应功能块的创建;功能块的选中及删除;功能块的拖动;功能块之间的动态连线;功能块实例的参数设置;功能块运行状态的动态效果显示等功能，并基于标准开发出了控制系统中的常用功能块，包括输入输出功能块、信号功能块、控制算法功能块等等，设计了他们的事件触发机制，数据类型及功能实现算法。
　　功能块是一种抽象机制，它将控制算法封装在内部，系统设计者若要进行系统仿真，不需要从头开始重新设计每一环节，只需要选择特定功能块，改变应用或者重新配置，改变控制事件序列即可，因此分布式控制系统的设计就极大的简化，转变为按照抽象逻辑进行的连接工作，按照IEC61499标准将功能块之间的事件和数据的输入及输出互连，即可构造完整的控制系统。
　　本课题通过在已开发平台上进行控制系统的仿真实例，实现了不同功能块之间的数据传递机制，完成了控制系统的动态仿真，最终的仿真结果呈直观化的图形显示，操作方便且人机界面友好。最后对整个课题的工作做了总结，对未来提出了新的展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 工业自动化技术的发展

1．1．2 IEC61499标准的提出

1．1．3 IEC61499标准的主要内容

1．1．4 IEC61499标准的意义

1．1．5 国内外研究动态

1．2 本课题研究的内容与意义

1．3 本课题的主要工作及结构

1．4 本章小结

第2章 IEC61499定义的模型及功能块

2．1 模型分类

2．1．1 系统模型

2．1．2 设备模型

2．1．3 资源模型

2．1．4 应用模型

2．1．5 功能块模型

2．2 功能块的分类

2．2．1 基本功能块

2．2．2 复合功能块

2．2．3 子应用类型

2．2．4 服务接口功能块

2．3 本章小结

第3章 基于IEC61499标准开发的控制功能块平台

3．1 功能块开发平台工具介绍

3．2 功能块开发平台常用类及方法介绍

3．2．1 常用类介绍

3．2．2 常用方法介绍

3．3 开发平台的主窗口框架

3．4 功能块开发平台的基本功能的实现

3．4．1 功能块的的矢量绘制

3．4．2 功能块的出现

3．4．3 功能块的移动

3．4．4 功能块间的连线

3．4．5 功能块的报警闪烁

3．4．6 功能块的删减

3．4．7 功能块的变量定义

3．5 本章小节

第4章 基于IEC61499标准的控制功能块的设计

4．1 引言

4．2 AI功能块的设计与实现

4．3 AO功能块的设计与实现

4．4 PID功能块的设计与实现

4．5 其他功能模块

4．6 本章小结

第5章 基于已开发平台的控制系统的仿真

5．1 不同功能块间的数据传递

5．2 仿真系统组态界面

5．3 控制系统的动态仿真

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢