【正文】 MENS 開發(fā)的與 S7200 配套的 STEP7。入磨物料倉（石膏、熟料、混合材）采用 115m 雷達(dá)料位計。 磨機(jī)負(fù)荷由磨音檢測器（電耳）和提升機(jī)功率檢測裝置送出的 420mA 電流信號接入 PLC ，并上傳計算機(jī)，通過模糊控制方法來修正提升機(jī)功率設(shè)定值，并根據(jù)沖板流量計測得的粗粉回量來控制給料設(shè)備，調(diào)節(jié)總的給料量，并維持石膏（ 5%）、混合材（ 10% ）、熟料（ 85%）的配比不變，保證磨機(jī)在最佳負(fù)荷狀態(tài)下工作。 6 個水泥庫、石膏倉、混合材料倉、熟料倉位分別由雷達(dá)料位計信號，在上位機(jī)顯示屏上動態(tài)顯示其倉位和高低位報警。變頻式調(diào)速皮帶秤送出的喂料量，由傳感器變送信號（ 420mA）送入計算機(jī)，動態(tài)顯示各喂料累計量。使用者可以根據(jù)生產(chǎn)過程和工藝要求設(shè)計控制程序，然后將程序通過編程器送入 PLC。因此，它可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制。程序投入運行后， PLC將根據(jù)用戶設(shè)定的計時值對某個操作進(jìn)行限時控制和延時控制，以滿足生產(chǎn)工藝要求。程序投入運行后， PLC 將根據(jù)用戶設(shè)定的計數(shù)值對某個輸入信號計數(shù)，并對某個操作進(jìn)行計數(shù)控制，以滿足生產(chǎn)工藝要求。 6. 數(shù)據(jù)處理 有些 PLC 還具有數(shù)據(jù)處理功能，它具有并行運算指令，能南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 進(jìn)行數(shù)據(jù)并行傳送， BCD 的加、減、乘、除、開方等運算，還能進(jìn)行字與、字或、求反、邏輯移位、算術(shù)移位，檢索數(shù)據(jù)、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、 164 編碼、 416 編碼、譯碼等操作，還可以對數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行見解尋址， PLC 還可以與打印機(jī)相連，打印出程序和有關(guān)數(shù)據(jù)及梯形圖。 8. 監(jiān)控 PLC 配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。 PLC 還可以連接打印機(jī)，對程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行硬拷貝。 PLC 通過模擬量 I/O 模塊，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換，并對模擬量進(jìn)行閉環(huán) PID 控制，現(xiàn)代的大、中型 PLC 一般 PID 控制模塊，這一功能可用 PI 子程序來實現(xiàn)，也可用專用的智能 PID 模塊實現(xiàn)。 EIC 綜合控制系統(tǒng)是一種先進(jìn)的工業(yè)過程自動化系統(tǒng)，它包括三個方面的內(nèi)容 :電氣控制，以電機(jī)控制為主，包括各種邏輯連鎖和順序控制；儀表控制，實現(xiàn)以 PID 為代表的各種回路控制功能，包括各種工業(yè)過程參數(shù)的檢測和處理；計算機(jī)系統(tǒng)，實現(xiàn)各種模型的計算、參數(shù)的設(shè)定、過程的顯示和各種操作運南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 行管理。 當(dāng) PLC 運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU 是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。 掃描從 0000 號存貯地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存貯地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。另一方面，還可以通過 CPU 設(shè)置的定 時器來監(jiān)視每次掃描南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變。每掃描到一條指令時，所需要的輸入狀態(tài)或其它元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行結(jié)果寫入到元素映像寄存器中。 PLC 重復(fù)地執(zhí)行上述三個階段，每重復(fù)一次的時間就是一個工作周期。 2． 2． 3PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則 總結(jié)上面分析的程序執(zhí)行過程，可得出 PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則如圖 所示。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。 S7200的用 戶 程 序中包括了 位邏輯 、 計數(shù)器 、定 時器 、 復(fù) 雜 數(shù)學(xué) 運 算 以及與其 它智 能模塊 通訊 等指令內(nèi)容， 從 而 使 它 能夠 監(jiān)視 輸入狀態(tài)， 改 變輸出狀態(tài)以 達(dá) 到 控制目的。 圖 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 西 門子 公司 提供 多種 類 型的 CPU以適應(yīng)各種應(yīng)用。表 列出了 現(xiàn) 有的擴(kuò)展模塊。 永久 存儲器 非易 失 性存儲器 ，用 來儲存 程 序 塊、 數(shù)據(jù) 塊、系統(tǒng)塊、強(qiáng)制 值 、 組 態(tài)為 掉 電保 存 的 M存儲器 和在用 戶 程 序 的控制下寫入的指定 值 。 結(jié)構(gòu) 1. S7200 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 4) 功能模塊（ FM） 用于高速計數(shù)，定位操作（開環(huán)或閉環(huán) 控制）和閉環(huán)控制。 3) SIMATIC M7 自動計算機(jī) AT兼容的計算機(jī)用于解決對 時間要求非常高的技術(shù)問題。 2) 集成的背板總線 背板總線集成在模塊上， 模塊通過總 線連接器相連，總線連接器插在機(jī)殼的背后。 4) 可靠的接線端子 對于信號模塊可以使用螺釘型接線端 子或彈簧型接線端子 。 7) 沒有槽位的 限制 信號模塊和通訊處理模塊可以不受限 制地插到任何一個槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。 3) 方便用戶的參數(shù)賦值 一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具 給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費用。 5) 診斷功能 CPU 的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能 是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（如：超時、模塊更換等）。 [2] 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第三章 模糊控制認(rèn)識 自從 1965 年 Zadeh 創(chuàng)立模糊集合理論， 1974 年 Mamdani應(yīng)用模糊集合論建立世界上第一個模糊控制器以來，模糊控制理論與應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。從線性控制與非線性控制的角度分類，模糊控制是一種非線性控制，從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇。隨著計算機(jī)尤其是微機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用，自動控制理論和技術(shù)獲得了飛躍的發(fā)展。例如，有些對象難以用一般的物理和化學(xué)方面的規(guī)律來描述，有的影響因素很多，而且相互之間又有交叉 耦合，使其模型十分復(fù)雜，難于求解以至于沒有使用南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 價值。諸如此類的過程變量多，各種參數(shù)有存在不同程度的變性，且過程具有非線性、強(qiáng)耦合等特點，因此建立這一類過程的精確數(shù)學(xué)模型困難很大，甚至是辦不到的。 控制論的創(chuàng)始人維納在研究人與外界相互作用的關(guān)系時曾指出：“人通過感覺器官感知周圍世界，在腦和神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)整獲得的信息。運用微機(jī)的程序來實現(xiàn)這些控制規(guī)則，微機(jī)就起到了控制器的作用。 模糊控制系統(tǒng)一般可以分為四個組成部分： 1）模糊控制器：實際上是一臺微計算機(jī)，根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，既可選用系統(tǒng)機(jī)，又可選用單板機(jī)或單片機(jī)。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 模糊系統(tǒng)控制框圖 還須指出，被控對象缺乏精確的數(shù)學(xué)模型的情況適宜選擇模糊控制，但也不排斥有較精確的數(shù)學(xué)模型的被控對象，也可以采用模糊模糊方案。因此，在選擇傳感器時，應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。把誤差信號 E 的精確值進(jìn)行模糊量化變成模糊量，誤差 E 的模糊量可用相應(yīng)的模糊語言表示。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)榫_的模擬量送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控對象進(jìn)行一步控制。 模糊控制系統(tǒng)的語言表示 就專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（即組成部分）和設(shè)計方法而言，模糊南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)是類似的，模糊專家系統(tǒng)主要需要解決的是如下兩個問題： 1. 模糊知識表示； 2. 模糊推理方法。 3) 模糊量詞，如“大部分”，“很多”，“至少 50%”。 由這里可以看出，與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)相比，知識表示能力獲得了極 大的提高。當(dāng)然，模糊邏輯也能處理精確推理，實際上，精確推理只是近似（模糊）推理的一種特殊情況。 jB y? ， )( iA xk?和 )( jB yk? ]1,0[?， i=1,2,?,N, j=1,2,? ， M。 此外，規(guī)則也有多種不同的形式，如： （ 1） IF 1X is 1A and 2X is 2A and ? and nX is nA THEN Y is B, （ 2） IF 1X is 1A or 2X is 2A or ? or nX is nA THEN Y is B, （ 3） IF 1X is 1A and 2X is 2A and ? and nX is nA 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 THEN Y is B ELSE Z is C, （ 4） IF 1X is 1A or 2X is 2A or ? or nX is nA THEN Y is B ELSE Z is C, （ 5） IF X is A THEN Z is C, IF Y is B THEN Z is C, X is A’ OR Y is B’ Z is C’ 在這些常見的演繹推理形式下，模糊蘊含算子和合成方法就更復(fù)雜。該方法認(rèn)為可能性分布是表示模糊概念語義的最佳形式，在推理過程中使用投影原理、特指 /合取原理以及必含原理從而推導(dǎo)出一個可能是不精確的結(jié)論。由于模糊集的隸書函數(shù)常常很難確定，在模糊知識系統(tǒng)中它們均由領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)其經(jīng)驗而主觀地給出。 此外，還有許多別的處理模糊推理的方法，如采用等價算子（即相互蘊含 ）作為蘊含算子等。 自本世紀(jì)六、七十年代以來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，水泥粉磨負(fù)荷自動控制技術(shù)也在不斷進(jìn)步。球磨機(jī)具有圓筒形結(jié)構(gòu)，筒體內(nèi)裝有不同直徑的研磨介質(zhì)（前半倉為鋼球，后半倉為鋼板）。這樣，被粉磨物料連續(xù)不斷進(jìn)入球磨機(jī)加以研磨，同時磨細(xì)的物料在進(jìn)入筒體待磨物料和風(fēng)力的推動下，從筒體的另一端陸續(xù)排出。對于實現(xiàn)閉環(huán)控制的閉路循環(huán)磨機(jī)，其穩(wěn)態(tài)運行的關(guān)系式為 V=A 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 M=X X=A+G 動態(tài)運行時的關(guān)系式為 g(t)=m(t)v(t) x(t)=a(t)+g(t) 球磨機(jī)工作特性 閉路循環(huán)磨機(jī)的靜特性，如圖 42 所示，可用拋物線型方程 y=ax2+bx 來逼近。 圖 特性曲線 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 從圖 42 還可看到，特性曲線 M（ F）在 F=FKR處也有極值出現(xiàn)，但這時的點 FKR將代表磨機(jī)運行穩(wěn)定與否的臨界點。但在磨機(jī)運行過程中產(chǎn)生的噪音，即磨音對喂料流量的變化卻比較敏感，其時滯相對小些。 需要指出的是，磨機(jī)階躍響應(yīng)曲線隨入磨物料的粒度、濕度及硬度的變化而變化。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 圖 磨機(jī)階躍響應(yīng)曲線 水泥磨模糊控制思想 反映磨機(jī)負(fù)荷的參數(shù) 為控制磨機(jī)負(fù)荷，需要找出反映磨機(jī)負(fù)荷的參數(shù)及其檢測方法。綜上所述，在選擇磨機(jī)的特征頻率時，既要考慮抑制背景噪音的干擾，又要考慮反映磨機(jī)負(fù)荷的靈敏度。但是由于粗粉回粉量大滯后于磨機(jī)負(fù)荷，且參數(shù)不太穩(wěn)定，所以它一般只用來做輔助控制。因此我們常用磨尾提升機(jī)功率來控制磨機(jī)的負(fù)荷，即使在以上兩個參數(shù)無法獲得的情況下只用這一個參數(shù)來控制磨機(jī)也是可行的，目前的水泥工業(yè)控制中用磨尾提升機(jī)功率的較多，主要是因為它與磨機(jī)負(fù)荷線性關(guān)系的穩(wěn)定性，而且其檢測傳感器安 裝簡單、價格便宜，不像磨音和粗粉回粉量需要一整套的設(shè)備儀表及傳感器。 根據(jù)對生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù)的分析以及操作人員的經(jīng)驗的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)：若增加給料系統(tǒng)皮帶秤的電機(jī)轉(zhuǎn)速，即增 大入磨物料流量 A，則根據(jù)公式 ， ，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，出磨物料流量 M 增大，磨尾提升機(jī)功率即會上升。 模糊控制的實現(xiàn) 控制目的 磨機(jī)負(fù)荷控制的目的是，當(dāng)被粉磨物料易磨性變化和磨機(jī)參數(shù)改變時 ,始終保持磨機(jī)產(chǎn)量最高，并使磨機(jī)運行穩(wěn)定，防止出現(xiàn)“悶?zāi)ァ焙汀翱漳ァ钡炔徽，F(xiàn)象。于是，與測量值 e， ec 對應(yīng)的經(jīng)過一次修正的高精度 Fuzzy 控制器的輸出 u 應(yīng)是 uuu ??? 1 高精度 Fuzzy控制器相對于基本 Fuzzy控制器有以下三方面優(yōu)勢： 1. 高精度 Fuzzy 控制器能準(zhǔn)確地執(zhí)行控制規(guī)則。