基于PLC的烧结炉温度控制

《基于PLC的烧结炉温度控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第27卷第2期2010年4月华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversity、，01．27No．2A0r．，2010文章编号：1005．0523{2010}02-0078-．04基于PLC的烧结炉温度控制石晓瑛，许智榜(华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013)摘要：基于PLC的温度控制系统以三菱FX2N型PIE为控制核心，由扩展模块隅N一4AD—TC，Ⅸ2N一2DA，热电偶组成。根据已经建立的模糊语言变量赋值表和模糊控制规则，进行模糊推理和模糊判决，建立离线的

2、模糊控制查询表，并给出电阻炉温度模糊控制的相关程序。采用Fuzzy—PID复合控制，系统同时获得良好的动态性能和稳态性能。关键词：模糊控制；Fuzzy—PID复合控制；FX2N一4AD—TC；FX2N一2DA中图分类号：TP273．4文献标识码：A可编程控制器(PLC)作为新型的自动化控制装置以其高可靠性和编程灵活方便而深受广大技术人员的欢迎。PLC内部含有多种运算指令，通过指令可进行各种运算，可完成16位或32位整数运算和浮点数运算。利用PLC不仅可实现对输入和输出继电器的开关量控制，而且通过加装A／D、D／A转换模块

3、，完成温度数据采集并产生模拟输出控制信号来控制可控硅模块的导通量而实现对温度的控制。本文使用三菱FX2N系列扩展模块FX2N一4AD—TC，FX2N一2DA设计基于PLC温度控制系统，使PLC摆脱只能处理逻辑量的限制，既发挥PLC的可靠、灵活、适应性强的特点，也大大提高控制系统的智能化程度⋯。1控制策略烧结炉温度是一个具有大滞后和时变性的控制对象，采用传统的PID控制方法，控制系统存在较大的超调量和较长的调节时间。模糊控制作为新兴的智能控制方式得到快速发展。模糊控制(FUZZY)由模糊控制器模拟人的思考判断方法，将人的经

4、验控制策略改写为模糊控制规则，特别适用于具有非线性，大滞后、强耦合特性的复杂系统。模糊控制器以系统偏差e和偏差变化△e作为输入变量，基本结构如图l所示。偏差e=r—Y，r为被控对象的给定值，，，为实测值，偏差变化率Ae=e。一et-1，其中，e。，e¨分别为当前时刻和前一个采样时刻的偏差。E、AE分别为偏差e、偏差变化率Ae经过模糊量化后得到的量化输入，u为模糊控制算法得出的模糊控制输出量，U解模糊化后得到实际输出M【2】。图l模糊控制器结构模糊控制的鲁棒性好，对纯滞后及被控对象的参数的变化不敏感，系统可以获得良好的动态

5、性能，但收稿日期．'2009．11．20作者简介：石晓瑛(1973一)，女，硕士，讲师，研究方向为智能控制。万方数据第2期石晓瑛，等：基于PIE的烧结炉温度控制79是模糊控制器足以系统偏差e和偏差变化△e作为输入变鼍，缺少积分控制，容易产生稳态误差。为了满足工业现场快速、稳定的温度控制要求，将模糊控制与PID控制结合，采用Fuzzy—PID复合控制，通过没定阈值，进行积分分离如图2。其主要设计思想是：当偏差值e(t)>p(阈值)时采用PD模糊控制，而当e(t)<卢(阈值)时切换到PID控制，消除静差，提高控制精度【31。

6、2系统硬件结构基于PLC的温度控制系统以王菱FX一2N型PIE为控制核心，由PIE输入、输出扩展模块，热电偶，双向晶闸管、移相触发控制等组成，系统结构如图3所示。PIE通过FX2N一4AD—TC和J型热电偶，读取电阻炉温度。调用控制子程序，得到控制量存人数据寄存器中，经FX2N一2DA输出0～10V电压值，与锯齿波进行比较，产生触发信号，使双向晶闸管导通。反馈图2烧结炉温度控制系统模型3系统软件设计LⅣ图3PLC温控系统硬件结构图3．1主程序PIE内部含有PID运算命令，为利用PID进行温度控制提供了很大方便。在使用PI

7、D指令之前，要对输出上、下限、比例系数郧、乃、7TD和采样周期7Ts进行参数设置。PIE温度控制系统主程序流程如图4所示。首先开机设定各个参数初始值，定时采样时问(设为1s)到，读取温度值存人PIE的数据寄存器D100，计算误差e和变化率△e，分别存入Dll0和Dl11中。当偏差值e(t)>p(阈值)时采用PD模糊控制，而当e(t)

8、离散论域，得到离散论域上的输人变量E和AE。e的基本论域取值为[一30，30]，将基本论域区间值毓化为离敞区间[一2，2]的元素。为了方便建立查询表，增加一个偏移量2。采用同样方法对be进行离散论域转化。输入变量E和△￡的模糊词集为{NB，NS，O，PS，PB}，分别表示负大(NB)、负小(Ns)、零(0)、正小(P