42m卧式退火炉pid-模糊控制系统在plc环境下的设计与开发

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1、大连海事大学硕士学位论文42m卧式退火炉PID-模糊控制系统在PLC环境下的设计与开发姓名：胡玲艳申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：王兴成20040301摘要本文以大连万通工业装备有限公司“邯郸金鑫钢铁厂42米球墨铸铁管退火炉改造工程”为选题背景，详细分析了采用PLC控制技术结合工业计算机进行退火炉自动化过程设计的基本原理及方法，取代了其原先主要依靠手工操作的继电控制方式。论文在分析退火炉特性及工作环境的基础上，分别给出了采用PLC控制技术进行工业过程设计的硬件配置过程和软件设计方法。其中软件设计分为上位机监控部分和下位机PLC程序

2、设计部分，分别由西门子公司提供的组态软件WinCc5．0和程序设计软件Step7v5．0实现。监控部分由多个组态界面构成，可以将退火炉当前的所有状态信息集中显示到上位机，便于操作人员了解系统全貌和各点的工作状况，并可实时调整系统参数，优化系统输出，大大提高控制过程的自动化程度，改善操作人员的劳动强度，降低故障率。系统的PLC程序设计利用PLC的编程软件Step7，采用结构化的编程方式，直观清晰，易于修改和调试。在控制算法方面，本论文针对退火炉高温段的控温系统，考虑到退火炉各炉段所具有的耦合性、非线性、大惯性等特征，在传统PID控制基础上，利用PLC的

3、软件编程环境，根据现场工程技术人员的实际经验知识，迸一步开发设计了参数因子自寻优模糊控制系统，该模糊控制器能够根据现场不同情况，寻优参数因子值，从而实现模糊规则的自调整，进一步优化输出结果。关键字：退火炉模糊控制PLC继电器AbstractThispaperisbasedontheprojectof42mcastironpipeannealingfurnaceofHandan3inXinIronFactoryduetoDalianWantongIndustrialEquipmentCompanyLtd．Itaria]ysesthebasictheor

4、yandmethodindetailabouthowtoapplythePLCandcomputertodesigntheautomaticcontrolprocessfortheannealingfurnace．ThiSmethodreplacestheoldrelaycontrolmodethatmaintybasesonthemanualoperation．Afteranalyzingthefurnace’ScharacteristiCSandworkingsurroundings，thepapergivesthedesignprocedure

5、forbothofthehardwareandsoftwareaboutthesystem．Forthesoftwaredesign，itincludestwoparts：supervisingsoftwareandprogrammingpart．TheyareseparatelydesignedbythesoftwareWinCC5．0andStep7v5．0providedbySiemensCompary．Meanwhile，thesupervisingsoftwareiScomposedofseveralscreens．Allthecurren

6、tinformationcomingfromthefurnacecanbecentralizedtothesupervisingscreens．Inthisway，theoperatorscanknowweltaboutthewholefurnacestate，modifyingthesystemparametersintime，improvingtheautomationprocessanddeducingthefaults．Totheprograrmingsoftware，thepaperbringsforththestructuringprog

7、rammode．ThismethodiSvisualandclear．ItiSalsoconvenienttodebug．Concerningtothecontrolalgorithm，thepaperdesignsthefuzzycontrollerwithseif—tuningparameteraccordingtotheengineers’practicalexperience，ThiSmainlybecausethetraditionalPIDalgorithmcan’tsolvethecoupling、nonlinear、inertialp

8、roblemsofthefurnaceverywell．Therefore，aimingattheheati