计算机控制三容水箱实验系统优化设计*

宋 涛, 姜周曙, 黄国辉

(杭州电子科技大学 能量利用系统与自动化研究所,浙江 杭州 310018)

0 引 言

在工业控制领域,工业系统越复杂,模型建立越困难,控制算法应用到工业对象验证的代价越高。一般采用MATLAB仿真的方法完成此类实验,但仿真实验并不能很好地体现工业控制过程。三容水箱实验控制系统作为计算机控制实验系统的典型代表,为控制算法实验提供了验证对象,解决了仅有理论分析、仿真计算而缺乏实验验证的问题。许多工业系统中的控制对象都可以抽象成三容水箱控制模型,该实验系统可被用来研究控制算法的可行性和有效性,之后再将算法还原于工业现场验证其实际控制效果[1]。三容水箱实验控制系统具有柔性化特点,可通过对阀门和水泵的灵活控制组合成多种过程状态,可构建复杂的多输入、多输出控制回路[2],对液位、温度等多种参数进行监测与控制,具有良好的可观性,可以模拟复杂的工业控制过程[3],与实际工业领域结合紧密,具有很高的研究意义与应用价值。

李志军等人[4]使用西门子S7—300PLC,结合用于过程控制的OLE(object linking and embedding for process control,OPC)技术设计了可控制液位的四容水箱实验系统；冯晓会[5]利用西门子S7—300PLC研制了可对液位、温度等参量进行监测与控制的三容水箱实验装置；蒋建波等人[6]以西门子S7—300PLC为控制器设计了仿真与实验相结合的三容水箱实验装置。目前大部分多容水箱实验系统以可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为主控装置,与采集控制模块无法集成到一块电路板中,接线繁杂且可靠性不高；……