基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，该方法基于模糊控制理论、模糊语言知识和逻辑规则推理，以Step7和WinCC编写的模糊控制器为主要框架，进行详细二次开发设计，可移植SIEMENS_PLC平台实现对基础自动化设备进行有效的控制，能够降低资源的消耗。

Based on Siemens_ Secondary development and design method of fuzzy controller based on PLC

【技术实现步骤摘要】
基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法
本专利申请属于SIEMENS控制系统二次开发智能控制
，更具体地说，是涉及一种基于Step7_300_PLC平台下的模糊控制器二次开发设计方法。
技术介绍
SIEMENS控制系统采用常规pid控制较为普遍，对于实际工业生产过程来讲，SIEMENS控制系统自带的常规pid控制在启动、停止、设定值增减幅度大时会使控制量超过执行机构可能最大的动作范围所对应的极限控制量，最终引起系统较大的超调，甚至引起系统的振荡。为了适应自动化发展需要，控制系统可采用模糊控制器，并利用SIEMENS控制系统Step7和WinCC进行二次开发。为了实现智能控制，利用SIEMENS控制系统的Step7和WinCC进行二次开发，以进行模糊控制设计，是一件亟需解决的事情。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，提高系统运行的安全性和经济性，并可以减少人员，提高生产。为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，该方法基于SIEMENS控制系统Step7_300_PLC平台和WinCC进行二次开发，构筑模糊控制器，构筑出的模糊控制器以偏差和偏差变化率作为输入、控制量作为输出，其中Step7_300_PLC负责计算编写过程值的偏差和偏差变化率，WinCC负责编写模糊控制部分；模糊控制器具体构筑包括如下步骤：S1、模糊控制输入；S2、计算偏差和偏差变化率并模糊化；S3、定义模糊变量及其语言值；S4、给出输入和输出模糊变量复制表；S5、计算模糊关系；S6、合成运算；S7、计算控制量并清晰化（也就是解模糊化）；S7、模糊控制输出。本专利技术技术方案的进一步改进在于：S3中，模糊变量包括如下因素：令r为设定值，y为测量值，u为输出值；e为误差，计算公式为e=r-y；ec为误差变化率，计算公式为ec=e1-e2，式中，e1为当前采样的误差，e2为上次采样的误差；E和EC分别为e和ec模糊化后的模糊变量；U为输出模糊变量。本专利技术技术方案的进一步改进在于：S4中，模糊变量复制表中的模糊变量隶属函数为：设定模糊变量E的模糊论域为[-9，9]，并将其量化为7个等级{-9，-6，-3，0，3，6，9}；设定模糊变量EC的模糊论域为[-18，18]，并将其量化为7个等级{-18，-12，-6，0，6，12，18}；输出模糊变量U的模糊论域为[-18，18]，并量化为13个等级{-18，-15，-12，-9，-6，-3，0，3，6，9，12，15，18}；设定模糊变量的语言值集合，设定输入模糊变量E、输入模糊变量EC和输出模糊变量U的语言值集合均为：负大（NB），负中（NM），负小（NS），零（ZO），正小（PS），正中（PM），正大（PB）七级语言变量。本专利技术技术方案的进一步改进在于：Step7_300_PLC中的语句表编译器中编写偏差DB10.DBD24、偏差变化率DB10.DBD32，数据类型均选择为实型；WinCC中的全局脚本编辑器编写项目函数、动作函数，项目函数编写模糊控制，动作函数调用，动作函数增加触发器，触发器的触发周期T=2s，条件满足自动执行。本专利技术技术方案的进一步改进在于：模糊变量E、EC的赋值表为：本专利技术技术方案的进一步改进在于：模糊变量U的赋值表为：本专利技术技术方案的进一步改进在于：模糊控制规则表为：由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果是：（1）提高系统运行的安全性，因此，模糊控制系统的应用使系统运行的可靠性得到了进-步的提高。（2）提高系统运行的经济性，因此，控制系统优化不但可以减少事故停机的损失和检修费用，还可以有效提高效率，降低能耗。（3）提高生产和改善条件，因此，自动装置和监控手段可以减少人员，提高生产。模糊控制主要优点是：（1）设计系统时不需要建立被控对象的数学模型，只要求掌握现场操作人员或者有关专家的经验、知识或者操作者在操作过程中的操作数据及被控对象的运行数据等。（2）被控对象参数的变化具有较强的鲁棒性，适用于对难以建立被控对象的数学模型的复杂系统进行控制，如非线性、时变、滞后系统。（3）语言型控制，定性认识工业过程，较容易建立语言变量控制规则，易于形成知识库。（4）控制效果好，且所需设备简单，经济效益显著。本专利技术将模糊控制与SIEMENS_PLC结合起来，扬长避短，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PLC可靠性高、参数监控修改方便、通讯便捷等优点，提高了控制精度，减轻了人员负担，具有很好的应用价值。采用PLC来实现模糊控制，将使模糊控制在工业控制中发挥更大的作用。附图说明图1是本专利技术的模糊控制系统控制流程示意图；图2是本专利技术的模糊控制系统结构示意图；图3是本专利技术的模糊控制系统运行示意图；图4是本专利技术的模糊控制系统E、EC、U语言特征值分布示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术公开了一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，基于SIEMENS控制系统Step7_300_PLC平台和WinCC进行二次开发，构筑模糊控制器，构筑出的模糊控制器以偏差和偏差变化率作为输入、控制量作为输出，其中Step7_300_PLC负责计算编写过程值的偏差和偏差变化率，WinCC负责编写模糊控制部分；模糊控制器具体构筑包括如下步骤：S1、模糊控制输入；S2、计算偏差和偏差变化率并模糊化；S3、定义模糊变量及其语言值；S4、给出输入和输出模糊变量复制表；S5、计算模糊关系；S6、合成运算；S7、计算控制量并清晰化（也就是解模糊化）；S7、模糊控制输出。S3中，模糊变量包括如下因素：令r为设定值，y为测量值，u为输出值；e为误差，计算公式为e=r-y；ec为误差变化率，计算公式为ec=e1-e2，式中，e1为当前采样的误差，e2为上次采样的误差；E和EC分别为e和ec模糊化后的模糊变量；U为输出模糊变量。S4中，模糊变量复制表中的模糊变量隶属函数为：设定模糊变量E的模糊论域为[-9，9]，并将其量化为7个等级{-9，-6，-3，0，3，6，9}；设定模糊变量EC的模糊论域为[-18，18]，并将其量化为7个等级{-18，-12，-6，0，6，12，18}；输出模糊变量U的模糊论域为[-18，18]，并量化为13个等级{-18，-15，-12，-9，-6，-3，0，3，6，9，12，15，18}；设定模糊变量的语言值集合，设定输入模糊变量E、输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，其特征在于：/n基于SIEMENS控制系统Step7_300_PLC平台和WinCC进行二次开发，构筑模糊控制器，构筑出的模糊控制器以偏差

【技术特征摘要】
1.一种基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，其特征在于：
基于SIEMENS控制系统Step7_300_PLC平台和WinCC进行二次开发，构筑模糊控制器，构筑出的模糊控制器以偏差和偏差变化率作为输入、控制量作为输出，其中Step7_300_PLC负责计算编写过程值的偏差和偏差变化率，WinCC负责编写模糊控制部分；模糊控制器具体构筑包括如下步骤：
S1、模糊控制输入；
S2、计算偏差和偏差变化率并模糊化；
S3、定义模糊变量及其语言值；
S4、给出输入和输出模糊变量复制表；
S5、计算模糊关系；
S6、合成运算；
S7、计算控制量并清晰化；
S7、模糊控制输出。


2.根据权利要求1所述的基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，其特征在于：S3中，模糊变量包括如下因素：
令r为设定值，y为测量值，u为输出值；
e为误差，计算公式为e=r-y；
ec为误差变化率，计算公式为ec=e1-e2，式中，e1为当前采样的误差，e2为上次采样的误差；
E和EC分别为e和ec模糊化后的模糊变量；
U为输出模糊变量。


3.根据权利要求2所述的基于西门子_PLC平台下模糊控制器二次开发设计方法，其特征在于：S4中，模糊变量复制表中的模糊变量隶属函数为：
设定模糊变量E的模糊论域为[-9，9]，并将其量化为7个等级{-9，-6，-3，0，3，6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，王伟兵，潘鹏，申存斌，李仁华，宋林昊，
申请(专利权)人：邯郸钢铁集团有限责任公司，邯郸市邯钢集团信达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13