PDF《基于 PC-based 的温度智能控制系统研究》

1 微计算机信息 ID 号20067111356168668 基于 PC-based 的温度智能控制系统研究 Study of Temperature Intelligent Control System Based on PC-based (1 北方工业大学 100041;

2 营口市华东轧钢厂 115001) 马秀坤

1 马学军

2 Ma,Xiukun Ma,Xuejun 摘要: 本文构建了基于 PC-based 自动化控制系统新型结构, 针对带夹套加热炉温度系统的 惯性大、非线性、数学模型难以建立等特点,提出了模糊控制策略,给出了系统解 决方案,实现了加热炉温度系统的有效控制.

关键词: PC-based 自动化;

模糊控制;

温度控制系统 中图分类号:TP273 文献标识码:B Abstract: The automation control system new structure is designed based on PC-based. According to the features of large inertia, nor-linear and exact mathematical model difficult establishment on the boiler temperature system, the article presents fuzzy control strategy and the system program is given. The effective control is realized on the boiler temperature system. Keywords:PC-based automation, Fuzzy control, Temperature control system

1 引言 带夹套的加热炉在工业现场和高校的过程控制实验室广泛应用,但普遍存在着惯性大、 非线性、参数时变、数学模型难以建立等特点,采用传统的 PID 控制难以满足现场的要求. 本设计针对加热炉温度控制的特点与难点,构建了 PC-based 的温度控制系统新型结构,提 出了模糊智能控制策略,对带夹套加热炉的温度实现了有效的控制.这种基于 PC-based 自 动化控制系统新型结构,特别适合于温度、压力、流量等过程控制系统;

适合于工业企业培 训中心、高等院校实践教学的工程技术人才培养,具有一定的推广与应用价值.

2 基于 PC-based 温度系统组成 基于 PC-based 的现场总线温度控制系统结构如图

1 所示.上位机(或工业 PC)装有 INTELLUTION FIX32 监控软件、BECKHOFF PC-based 自动化工控软件,完成系统的控制程序 设计,实施模糊控制算法;

系统工况监视,参数设定,数据采集,趋势显示,打印报表等功 能.控制器采用 PC-based 智能控制模块,由带 Profibus 通讯的总线耦合器,K1408 开关量 输入模块,K2424 开关量输出模块,K3052 模拟量输入模块,K4022 模拟量输出模块,结尾 模块等组成, 完成系统的启动、 停止、 保护控制;

并输出控制量控制晶闸管调功器的导通角, 来控制加热器上电压的高低;

接收加热炉温度变送器的现场检测信号, 构成温度闭环控制系 统.现场被控对象由带夹套加热炉(有内胆和外胆) 、水系统、加热器、pt100 温度检测等 组成. 基于 PC-based 的现场总线温度控制系统的优点: (1)PC 机(或工业 PC)存储空间大、

2 可视化好、运行速度快和丰富的软件资源,可采用 VC++、VB、软PLC 等多种语言进行程序 设计,易于实现复杂的控制算法、远程诊断、上位监控与控制系统功能;

(2)开放的现场总 线Profibus 通讯方式,传输速率快;

(3)系统的实时性好,执行任务的时间短.

3 模糊控制器的设计 3.1 设计思想 加热炉温度控制系统方框图如图

2 所示,由模糊控制器、晶闸管调功器、加热炉和温度 变送器等组成. 温度给定量 RT 与温度反馈量 yT 比较后得到误差信号 e 和误差变化率信号 ec. 经过将 e 和ec 模糊化,建立模糊控制规则,模糊关系集与推理合成,模糊决策等过程,得 到清晰化的模糊控制器输出的控制量 UK, 来控制晶闸管调功器的导通角, 从而控制加热炉内 胆加热器上的电压,实时控制温度被控量 YT. 3.2 模糊控制算法 模糊控制器选用双输入单输出控制方式,以温度误差 e 和误差变化率 ec 作为输入变量, 以Uk 作为输出变量.模糊子集为 E=EC=UK={NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}=x负大,负中, 负小,零,正小,正中,正大y,其论域为 e=ec=uK {-3,-2,-1,0,1,2,3},或写成 e:[-Xe,Xe], 变化率 ec:[ -Xec,Xec], uK:[-Yu,Yu].隶属度函数采用三角分布函数, 如图