基于PLC的模糊控制系统开发工具的结构和主要特点分析

【摘要】本文对于基于PLC的模糊控制系统开发工具的结构和主要特点，做了一些基本介绍，并且针对于工业电炉模糊控制的例子进行了分析。这个开发工具的应用，对于模糊控制盒PLC控制实现了有效的结合，并且在对于模糊控制技术的促进方面，尤其是在广泛应用和工程的实用化上具有非常重要的意义。

【关键词】PLC；模糊控制系统；开发工具；主要特点

前言

作为智能控制的一个重要分支的模糊控制，它高度的仿人智能特征，以及对于数学模型不依赖的特性，在解决工业工程复杂控制问题中成为一个非常有效的方式和方法。在国外尤其是一些发达国家，在工业生产中对于模糊控制的应用大量而广泛，在我国的发展却面临着现实和理论严重脱节等问题。分析下来，产生这个问题的原因最重要的在于，没有面向普通工程技术人员，并且能够结合传统的模糊控制系统的开发平台或者工具，从而令模糊控制技术还是少数精英的专利，而无法向更多大众普及，推广和应用更为先进的模糊控制技术也更无从谈起。要解决这些问题，需要从实际出发，对于面向普通工程技术人员的模糊控制系统开发工具进行应用和开发。

1、模糊控制系统标准简述

具有抗干扰能力强、可靠性高、呈现模块化特征和简单编程，以及能够应用在恶劣的控制现场，这些都是传统的PLC具有的众多优势，从而令其能够在工业控制领域得到的应用更为广泛。不过，以前的各个PLC生产厂家的产品硬件不同之外，软件编程也各不相容，因而导致用户一旦接触时，不仅要对硬件结构进行了解，对于软件编程也要重新进行学习，不仅给用户带来许多不必要的麻烦，对于开发周期也延长了许多，并且增加了更多的开发成本。因为他的兼容和通用程度不是很好，从而对于其快速发展的速度和应用也产生了一定的限制作用。因此，国际上专门对此作了标准规定，这就是IEC1131的国际标准，它包括了：用户通信和指南；一般信息；编程语言；设备和测试要求这几个部分。工业控制编程的唯一国际标准，就是IEC1131的第三部分—IEC1131-3。这个标准之外，还有五类编程语言：功能块图FBD、顺序功能图SFC、指令表IL、梯形图LD和结构文本ST。

在国际市场上，近些年来许多厂商推出了符合相关标准的控制软件包，这些软件包对于任何独立硬件平台上的软逻辑自动化控制软件包，能够自如运行在各类硬件平台之上，这些编程软件对于相关标准非常支持，并且具有强大的功能，还有丰富的控制模块等，对于开放的控制算法接口进行了提供，因此控制器具备了更好的开发性。用户通过将各类相近的智能控制算法在常规控制器里的有效嵌入，从而和常规模块能够共同集成运行和编程组态。

2、模糊控制系统中设计开发工具的结构和特点分析

2.1模糊控制工具的设计结构解析

由于模糊控制设计具有一般性的普遍要求，因此对于其设计的结构结构分为：设计向导、项目管理、模糊控制器结构编辑、控制规则编辑、隶属函数编辑、模糊推理、规则调试、清晰化和图形分析，以及在线帮助和嵌入接口等部分组成。对于模糊控制器的各类环节设计进行管理的，是项目管理模块；帮助初学者对于设计方法和步骤进行快速掌握的，是设计向导模块；对于编辑模块进行创建、编辑，从而对于模糊控制器的结构进行显示的，是模糊控制器结构编辑模块；对于各个输入输出的变量和隶属函数进行定义，从而将函数的相关参数分别存储到相应的知识库里，这是隶属函数编辑模块；对于创建规则库，以及输入、修改和显示规则等功能进行完成的，是控制规则编辑模块；提供模糊推理方法和清晰化方法的，是模糊推理模块；对用户在编辑和输入控制规则后的有效性和正确性进行人机交互作用的检验以及控制，这是规则调试模块；以图形方式对于规则调试过程进行跟踪，是图形分析模块功能；把设计好的模糊控制嵌入PLC开发系统里，这是嵌入接口模块。

2.2主要特点分析研究

对于FDS而言，它是一个在Windows环境下，对于模糊控制系统开发工具进行图形化，并且对于整个模糊控制开发周期进行支持的作用，它具有以下这些特点：

①模糊隶属函数编辑器的图形化，能够让定义隶属函数更为方便和直观；②让用户更为快捷而简单的对于控制规则进行编辑，并且对于控制规则的完整程度进行有效的保证和控制，这是电子表格规则编辑器的功效所在；③项目编辑器有着可视化的效果，对于模糊控制器的结构设计过程，用户基本可以实现一目了然。通过所见即所得的直观方式，对于确定输入和输出变量的模糊控制器、测量变量范围和输入输出组态的控制规则块以及模糊分级等进行完成。④通过人机交互作用，能够对于输入和输出的观察控制器的规则有效性进行检验和控制，具备图形分析功能和规则调试功能，并且对于图形分析曲线记录调试过程也能进行相应的应用。⑤FCDS提供的五类模糊推理方法和三类清晰化方法，为多个模糊推理方法和清晰化方法提供了条件，将其中的任意两者进行随意组合，都可以得出更多的模糊控制算法。⑥对于模糊控制器嵌入PLC能够通过先行设计好的方式，从而更好的集成运行和编程组态将PLC的常规模块。

3、简要案例分析

3.1被控对象特点分析

一个三温区加热炉就是被控对象，在非线性、强耦合、噪声和不均匀增益还有滞后等因素方面具有一定的特征，建立精确的数学模型就成为非常困难的问题。还有，保温和升温这个电阻炉，要加热电阻丝，通过自然环境的冷却才能达到降温的效果。如果出现超调的情况，被控对象的温度就会因为这个原因而没有办法通过一定的控制手段来将其降温，甚至传统的控制方法也没有办法。

3.2实时模糊控制电加热炉

电加热炉温度控制系统，由热电偶、台湾某公司的OMC-1 PLC、SWP-D90型PID控制仪、SWP-C80型数字显示控制仪和SSR固态继电器这些部分组成。对于实时控制进行事先，其步骤如下所分析：对于模糊控制系统开发工具FCDS设计，通过误差和误差变化率来作为输入，并且通过单输出二输入的方式对于模糊控制器进行输入和利用。在经过相应的规则调试并且确认之后，将没有错误的嵌入到OMC-1的编程系统中区，从而得到所需要的相应模糊控制模块。再将模糊模块和其他标准的模块，共同构成组态编程，将控制程序的结果下载到OMC-1的控制器中。通过Intellution Fix软件的利用，对于控制线控进行实时的检测，这个过程就完成了。

4、结束语

FCDS是一个面向普通的工程技术人员，具有非常友好操作界面的模糊控制系统开发工具。对于模糊控制的设计和开发周期能够进行有效而大力的缩短，并且把模糊控制嵌入到PLC里从而能够和它集成运行，这些优势是非常显而易见的。在促进模糊控制工程实用化方面，尤其是对于模糊控制技术从理论及实验室阶段，向现实生产力的大力转化和发展上具有加速作用，并且有着十分重要的现实意义和巨大的技术经济价值。经过相关研究人员的不断努力，目前取得了非常显著的效果，受到了普通应用人员的普遍欢迎和好评。和常规控制结合的话，能够更好的形成实时专家控制系统，更好的为人们生活和工作来服务。

参考文献

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