基于模糊PID的石墨化炉温度控制系统.pdf

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1、·26·工业仪表与自动化装置2015年第6期基于模糊PID的石墨化炉温度控制系统张英坤，刘会忠(1．石家庄开发区冀科双实科技有限公司；2．河北省科学院应用数学研究所，石家庄050081)摘要：为解决具有大惯性、时变性和滞后性等特点的石墨化炉的温度控制问题，设计了基于模糊PID的温度控制系统。该系统以工控机为上位机，PLC为下位机，设计了人机界面，实现了对生产过程中石墨化炉温度的实时监控，达到了节省电能的要求。关键词：石墨化；艾奇逊炉；模糊PID；温度控制中图分类号：TQ127．1文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)06—0026—03Thetemperaturecon

2、trolsystemofgraphitizationfurnacebasedonfuzzylidZHANGYingkunr．LIUHuizhong(1．SJZJKSSTechnologyCo．，Ltd．；2．InstituteofAppliedMathematics，HebeiAcademyofSciences，Sh{iiazhuang050081，China)Abstract：Tosolvethetemperaturecontrolproblemofgraphitizationfurnacewhichhasthecharacter—isticsofbiginertia，time—va

3、ryingandhysteresis，thetemperaturecontrolsystembasedonfuzzyPIDisdesigned．ThesystemchoosestheindustrialcontrolPCasuppermachine，PLCaslowermachine，anddesignstheman—machineinterface．Itrealizesthereal—timemonitoringoftemperatureofgraphitizationfurnaceintheproductionprocess，andreachestherequirementofsa

4、vingelectricity．Keywords：graphitization；Achesonfurnace；fuzzyPID；temperaturecontrolPID的石墨化炉温度控制系统，实现了对炉温的自0引言动控制，同时节约能源，提高产品质量。石墨电极是电炉炼钢不可缺少的原料之一，随1石墨化炉生产工艺着我国钢铁行业的迅速发展，对石墨电极的需求量也在不断增长。艾奇逊石墨化炉。I2是生产石墨电艾奇逊石墨化炉是一种周期性生产的热工设极的主要设备之一，具有原理简单、操作方便等优备，通电时间长，散热损失大，热量利用率仅有25％点，但是通电周期长，热效率低，能耗高。温度控制左右，大量的电能

5、用于加热电阻料，通过电阻料的电是生产高品质石墨电极和节约电能、降低成本的主阻发热使得原料达到高温，其生产过程可分为3个要因素，国内现有的石墨化炉温度控制是按照一条阶段：根据经验预先设定的功率曲线来进行通电升温，但1)前期热能主要用于炉体预热，石墨化尚未这样的功率曲线不能适用石墨化炉在不同时刻的实开始或反应微弱；际情况，不能准确地控制石墨化炉的温度变化，容易2)中期炉料开始反应，直至炉芯表面温度局造成资源浪费，可见，研究石墨化炉的节能系统具有部达到2600℃；重要意义。因此，该文在分析石墨化炉生产工艺，总3)后期从炉芯表面温度局部达到2600℃至结已有温度控制技术的基础上，开发了基于模糊

6、全部达到2600℃；需要特别指出的是，在通电后期，为了使全炉各收稿日期：2015—04—07处都达到较高温度，需要在高功率下继续通电数小基金项目：河北省科技计划项目(13210109D)时，通常通过人工监测或者依据经验判断加热过程作者简介：张英坤(1988)，男，河北石家庄人，河北省科学院应是否结束，从而停止供电，这就导致了过供电现象的用数学研究所助理工程师，硕士，研究方向为工业过程控制，并联机械手运动控制。存在，浪费了许多电能。2015年第6期工业仪表与自动化装置·27·2控制策略2．1PID控制PID控制由于其算法简单、鲁棒性好及可靠性高，被广泛应用于过程控制中，尤其适用于可建立精

7、确数学模型的确定性系统。图2模糊PID控制系统PID控制可用微分方程表示3系统硬件设计)=kp[)+寺+]系统整体结构如图3所示。若采样周期为，第n次采样输入偏差为e(n)，输出为(n)，则：’J0州⋯：窆)‘，’图3系统整体结构图则系统工作原理：系统上电开始工作后，数据采集)=)+妻)+]=卡通过红外测温传感器实时采集石墨化炉的炉心温度，并传输给工控机，调用控制程序将采集到的温度kpe(n)+k∑e()+kd[e()一e(一1)]数据与预设温