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基于IEC61499技术的分布式测控网络功能块应用仿真研究

作　者: 郑钦
导　师: 梁庚
学　校: 华北电力大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 分布式工业控制系统 IEC61499 功能块 UML 建模 PID 仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


分布式工业控制系统是当前工业控制系统的主要形式。现场总线设备、智能仪器和传感器不断的加入到分布式工业控制系统中,控制功能可物理分散在许多设备中,不同设备中的软件通过通讯网络互连起来,降低了系统的柔性。IEC61499标准定义了一整套独立于具体实现方式的格式来描述功能块的基本概念和设计方法,是如何使用功能块进行分布式工业过程测控系统(IPMCS)设计的国际标准。它提供了构建面向对象的、全开放、全分布的新型工业控制系统的新思路,是工业控制系统的未来发展趋势。本文简要介绍了IEC61499标准的主要内容,系统模型和功能块分类。同时,简要阐述了IEC61499标准的研究现状,结合当前工业背景,提出了功能块仿真的重要现实意义,这也是本文研究的主要内容。通过对IEC61499标准的功能块特性分析以及当前的仿真技术发展趋势,提出了用UML建模语言与面向对象编程开发语言,利用Visio与Visual Studio的良好无缝融合功能,实现了功能块的UML建模与C#的类的实现,同时,以PID功能块为例,实现了控制算法。本文通过对仿真软件的结构框架,软件运行流程以及人机界面的设计,开发了一个基于PC的基本功能块的软件实现,利用基本功能块实现控制系统的设计与仿真,并对仿真做了简单示例。最后对工作提出了总结和展望。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 本课题的研究背景  10-14
    1.1.1 工业控制网络的发展历程  10-11
    1.1.2 IEC61499标准的应运而生  11-12
    1.1.3 IEC61499标准的简要内容  12
    1.1.4 IEC61499标准出现的意义  12-13
    1.1.5 国内外研究动态  13-14
  1.2 本课题研究的内容与意义  14
  1.3 本课题的主要任务与结构  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第二章 IEC61499标准定义的模型与功能块类型  16-23
  2.1 引言  16
  2.2 模型  16-18
  2.3 功能块分类  18-22
    2.3.1 基本功能块  19-20
    2.3.2 复合功能块  20-21
    2.3.3 子应用程序类型  21
    2.3.4 其他接口功能块  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章 基于IEC61499标准的功能块与控制系统的UML建模  23-32
  3.1 引言  23
  3.2 UML简介  23-27
    3.2.1 UML的定义  24
    3.2.2 UML中的图  24-25
    3.2.3 UML中的模型  25-26
    3.2.4 UML建模的必要性  26
    3.2.5 选择建模工具  26-27
  3.3 功能块建模  27-30
  3.4 控制系统建模  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 面向对象仿真技术  32-36
  4.1 引言  32
  4.2 面向对象的基本概念  32-33
  4.3 面向对象的特征  33-34
  4.4 面向对象的优势  34-35
  4.5 面向对象的仿真技术  35
  4.6 本章小结  35-36
第五章 面向对象的功能块设计  36-48
  5.1 引言  36
  5.2 基本功能块设计  36-40
    5.2.1 IO设备功能块  36-37
    5.2.2 模拟输出功能块AO  37-38
    5.2.3 控制功能块PID  38-39
    5.2.4 逻辑功能块  39-40
    5.2.5 数学计算功能块  40
    5.2.6 参数功能块  40
  5.3 算法与代码实现  40-47
  5.4 本章小结  47-48
第六章 仿真系统的设计与开发  48-57
  6.1 仿真系统简介  48-49
  6.2 分布式工业控制系统仿真发展现状  49-50
  6.3 仿真系统软件可视化设计  50
  6.4 分仿真系统软件程序流程图  50-52
  6.5 控制系统软件设计以及结果展示  52-56
    6.5.1 程序主界面  52-53
    6.5.2 功能块参数设计主界面  53-55
    6.5.3 软件基本功能介绍  55
    6.5.4 利用功能块构建控制系统实例  55-56
  6.6 本章小结  56-57
第7章 结论与展望  57-59
  7.1 结论  57
  7.2 展望  57-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  62-63
攻读硕士学位期间参加的科研工作  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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