论文题目：基于博途S7-1500变压器用油管理系统改造
摘要：某企业原有的变压器用油管理系统存在油量计量不准,无法实时监控并根据历史数据制定补油计划;流量控制精度不高,容易产生气泡;人工操控容易出错,现场线路比较复杂,容易被损坏。为改进该系统,本文针对上述缺点对原有系统进行升级改造。通过西门子公司推出的博途（TIA PORTAL）作为软件平台,在内部集成了PORTAL STEP7、PORTAL WINCC和硬件组态选型,在变量连接和程序设计上都变得更加简洁;硬件上使用S71500PLC作为主站控制系统各类指示信号和变频器的启停,使用ET200作为从站去控制系统所用各类传感器、电磁阀以及变频器的输入,主从站通过PROFINET现场总线进行通讯,两者分工明确。变压器用油管理系统中要控制的部分有三点:首先是变压器油在管道中的流动速度是有工艺要求的,在管道中的注油流量不可以存在超调,否则会因产生气泡从而降低变压器油的绝缘性,本文针对系统存在的滞后和干扰,讨论了传统PID和单神经元PID对系统流量控制的效果。相比于传统PID算法由于参数难以确定导致的控制效果不好,单神经元PID算法可以在线调节参数,具有自适应的能力。在对比了不同学习规则下的控制效果,发现采用有监督Hebb规则时能够完美符合控制要求,在PLC中可以通过梯形图实现控制流量精度的算法。其次是变压器油在进行滤油工艺时要对变压器油温进行监控,确保不会因为油温过高导致变压器油变质。本文针对油温控制采取了小脑神经模型CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）与PID并行控制,并且在Matlab中对常规PID、模糊PID和CMAC与PID并行的算法进行了仿真对比分析,发现CMAC与PID并行的算法可以更好的满足厂方的需求。最后是对静压罐的液位控制,否则静压罐中的压力无法完成静压试验,由于其精度要求不高,为降低现场操作难度,采用了归一化参数对常规PID进行整定,现场操作人员就可以通过调节一个参数完成对液位的控制。系统的改进还设计了电路原理图,梯形图以及组态界面。在博途软件中可以同时为梯形图中的变量和组态界面的变量都建立变量表,并且将相关变量连接起来,并根据历史数据产生报表,精准记录每次操作,为油品计量和试验提供了环境,满足了企业的生产需要。
关键词：PLC;现场总线PROFINET;流量控制;单神经元PID;CMAC-PID
学科专业：电路与系统
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 变压器油的工艺要求和技术指标
1.3 变压器用油管理系统改造
1.4 论文研究内容和创新点
第二章 变压器油路
2.1 罐区方案设计
2.2 滤油和注油工艺
2.3 成品油系统
2.4 试验油系统
2.5 静压系统
2.6 检测仪表和执行机构
2.7 本章小结
第三章 变压器用油管理系统硬件设计
3.1 工艺要求
3.2 变压器用油系统设计方案以及被控对象
3.3 profinet总线系统
3.4 变压器用油系统硬件组态与网络组态
3.5 电气原理图
3.6 低压元器件选型
3.7 本章小结
第四章 变压器油系统所用算法
4.1 管道流量控制
4.2 温度控制
4.3 液位控制
4.4 本章小结
第五章 变压器油路改造系统的软件设计方案
5.1 TIA Portal软件
5.2 程序设计
5.3 上位机监控组态设计
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
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