【正文】 變化往往可能引起其他的變量發(fā)生變化，使系統(tǒng)的控制難以達(dá)到滿意的指標(biāo)。加熱爐控制系統(tǒng)包括溫度控制系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)四大部分組成。本文提出一種適合電加熱爐對(duì)象特點(diǎn)的控制算法，并以PLC 為核心，組成加熱爐自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其控制精度，可靠性，穩(wěn)定性指標(biāo)均遠(yuǎn)高于常規(guī)儀表組成的系統(tǒng)。在流量增大的同時(shí)，鍋爐的液位隨著降低，使液位控制器的輸出減小，從而使差值減小，又使控制閥的開(kāi)度增大，同時(shí)使鍋爐的液位升高，兩者共同作用，保持鍋爐液位的穩(wěn)定?！　?） 用于克服被控過(guò)程的純滯后 　　被控過(guò)程中存在純滯后會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。只要在設(shè)計(jì)時(shí)把變化劇烈幅度大的擾動(dòng)包含在副回路中，即可以大大削弱其對(duì)主被控量的影響。2 串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程　　當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，破壞了穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)器進(jìn)行工作?！　?）能迅速克服進(jìn)入副回路的二次擾動(dòng)。本控制系統(tǒng)能將該信號(hào)進(jìn)行慮波處理和調(diào)整放大，準(zhǔn)確生成爐溫監(jiān)測(cè)的線性控制信號(hào)，以保證爐溫的精確控制。為使控制系統(tǒng)具有通用性，本系統(tǒng)加熱電阻可使用單相和三相負(fù)載，可控硅可選用多種加熱功率，PLC和現(xiàn)場(chǎng)的輸入輸出有通用的接口。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO7498 標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)以開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI為參考模型，采用了該模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層作為用戶接口，隱去了第3～7層，而增加了直接數(shù)據(jù)連接擬合。其中，PROFIBUS DP用于設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器（如PLC、PC），通過(guò)高速串行線同分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如I/O, 驅(qū)動(dòng)器, 開(kāi)關(guān)等）進(jìn)行通信。如圖所示，本控制系統(tǒng)主要由PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線中的一臺(tái)PC機(jī)作為主站，西門(mén)子ET200S作為從站，通過(guò)它連接受控對(duì)象。而通過(guò)PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線連接至SLOT PLC（CPU4122 PCI）的PROFIBUSDP接口上ET200S模塊，則作為控制從站。這種控制方式多采用由熱電偶構(gòu)成的反饋控制，對(duì)加熱電阻只進(jìn)行全通和全斷的兩態(tài)控制，難以達(dá)到提高溫度控制精度的要求，控制系統(tǒng)必須在溫度控制的動(dòng)態(tài)過(guò)程中具有自整定和自適應(yīng)控制參數(shù)的功能。PLC根據(jù)爐溫控制狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算，生成時(shí)變的占空比控制信號(hào)，動(dòng)態(tài)控制可控硅的供電功率，并完成系統(tǒng)起動(dòng)、停止、保護(hù)等邏輯控制。當(dāng)溫差ΔT=ToT逐漸減小時(shí)，誤差電壓Vt逐漸下降，PLC輸出間斷電平，可控硅間斷導(dǎo)通。1℃時(shí)，誤差電壓Vt相對(duì)穩(wěn)定，PLC輸出相對(duì)穩(wěn)定的間斷控制電平，可控硅間斷導(dǎo)通，使電爐平均電功率與熱損耗達(dá)到平衡，維持爐溫恒定。誤差電壓Vt經(jīng)模擬量輸入模塊輸入PLC，并與預(yù)存于PLC數(shù)據(jù)寄存器中的門(mén)限電平值Vd、Vg（變參數(shù)控制時(shí)Vt的變化范圍：Vd≤Vt≤Vg)進(jìn)行比較,若VtVd,PLC輸出關(guān)斷電平(低電平)，使三相可控硅關(guān)斷，電阻輸出零功率；若VtVg,PLC輸出全通電平(高電平),使三相可控硅全通，電阻滿功率加熱；若Vd≤Vt≤Vg，根據(jù)占空比數(shù)值的大小，PLC經(jīng)過(guò)程序運(yùn)算，輸出相應(yīng)占空比的間斷控制電平，使三相可控硅間斷導(dǎo)通，電熱絲間斷加熱。計(jì)算機(jī)電熱爐溫度變送器A/D轉(zhuǎn)換PLCD/A轉(zhuǎn)換溫度變送器開(kāi)關(guān)可控調(diào)壓裝置 ~220V 溫度控制系統(tǒng) 恒壓控制系統(tǒng) 恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器（PLC）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)通過(guò)安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實(shí)時(shí)將壓力、流量非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入至可編程控制器（PLC）的輸入模塊，信號(hào)經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。壓力傳感器將供水管道中的水壓變換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后送至壓力調(diào)節(jié)器與壓力給定信號(hào)相比較，其差值經(jīng)PI運(yùn)算后去控制變頻器的輸出頻率，同時(shí)可編程序控制器控制水泵在電路與變頻器輸出之間進(jìn)行切換，改變泵組的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。由于PLC內(nèi)有較多的內(nèi)部位存儲(chǔ)器和字存儲(chǔ)器、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器等元件，可以充分地利用它們進(jìn)行邏輯編程，它的輸入輸出各種信號(hào)可以反復(fù)使用，很容易實(shí)現(xiàn)自鎖、互鎖和定值、定位控制?！　TEP 7 既包含設(shè)備硬件配置，也包含模塊的參數(shù)化。帶有 SIMATIC 管理器的 STEP 7 包含用于項(xiàng)目管理的集中式工具。它被分為若干簡(jiǎn)單的、易于測(cè)試的單元，即所說(shuō)的模塊。V 認(rèn)證的模塊庫(kù)可供用于安全功能。除安全程序外，可以在 CPU上同時(shí)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)程序。高性能的功能耦合、快速的畫(huà)面更新以及可靠的數(shù)據(jù)交換使其具有高度的實(shí)用性。WinCC 具有突出的優(yōu)點(diǎn)：通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語(yǔ)言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡(jiǎn)單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展，采用開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡(jiǎn)便；集成的Historian 系統(tǒng)作為IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展；“全集成自動(dòng)化” 的組成部分，適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。通過(guò)利用“FDA選件”，并在工程與組態(tài)時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧?這在白皮書(shū)中已闡明— SIMATIC WinCC符合制藥和食品行業(yè)FDA 21 CFR Part 11的要求(FDA = 美國(guó)食品和藥物管理局)。 西門(mén)子公司的WinCC集成了SCADA、組態(tài)、腳本（Script）語(yǔ)言和OPC等先進(jìn)技術(shù), 為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。之后在“Component Configurator”中指定PC站的名字（即：“ZDH32”） 圖 系統(tǒng)硬件組態(tài) 　 然后打開(kāi)WinAC控制面板。本系統(tǒng)在WinCC變量管理器中添加新的驅(qū)動(dòng)程序，先選擇驅(qū)動(dòng)程序類型為“SIMATIC S7 Protocol ”，而后選擇通道單元“SLOT PLC”，WinCC與WinAC SLOT 412的通訊連接。其中期望輸出值、輸入電流量、反饋值還有P、I、D控制參數(shù)為過(guò)程變量和系統(tǒng)控制量。參數(shù)的在線設(shè)置和調(diào)整。超限報(bào)警等?？趶酱笮〉牡倪x擇尤其重要。4）控制閥口徑的選定： 根據(jù)計(jì)算C=選控制閥公稱通徑：d=20mm、=65) 管件形狀修正： 由于D1=D2d，所以不需要管件形狀修正。 —管道橫截面積。電氣閥門(mén)定位器的工作原理：,以控制器輸出信號(hào)作為設(shè)定信號(hào)，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，改變其到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，建立了閥桿位移倍與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。智能電氣閥門(mén)定位器可用于直行程和角行程的閥門(mén)。當(dāng)在0176。在低于時(shí)LCDT4。型PS2直行程執(zhí)行構(gòu)構(gòu))mm90176。...智能壓力變送器的優(yōu)勢(shì)在于：●超級(jí)的測(cè)量性能，用于壓力、差壓、液位、流量測(cè)量?！　　穹€(wěn)定性：% 60個(gè)月。　　●過(guò)程連接與其它產(chǎn)品兼容，實(shí)現(xiàn)最佳測(cè)量?！裰С窒颥F(xiàn)場(chǎng)總線與基于現(xiàn)場(chǎng)控制的技術(shù)的升級(jí)。其技術(shù)參數(shù)如下:1) 環(huán)境溫度寬40℃～+85℃,2) 測(cè)量精度高，%；3) 量程設(shè)定靈活，最大量程比100:1；4) %／年；5) 量程：030～180KPa；6) 防護(hù)等級(jí)可達(dá)到NEMA 4X；7) ~32VDC的電源；8) 提供HART/4~20mA，ProfibusPA，F(xiàn)oundation Fieldbus或Modbus通訊協(xié)議，滿足現(xiàn)場(chǎng)通信要求。所。 流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多,分類方法也很多。綜合經(jīng)濟(jì)利益和使用效率，本系統(tǒng)采用型號(hào)為ZYLDE智能電磁流量計(jì)。 溫度變送器的選型溫度變送器采用ZYWD型通用型智能溫度變送器。%F外形尺寸：寬高深：100115mm凈 重：140g177。UHZ52型系列磁性浮子液位計(jì)由現(xiàn)場(chǎng)指示部分及其輔助裝置（液位控制開(kāi)關(guān)和液位遠(yuǎn)傳變送器）二部分組成，用戶也可以單獨(dú)選用現(xiàn)場(chǎng)指示部分。由于測(cè)量顯示部分不與介質(zhì)直接接觸，所以對(duì)高溫、高壓、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)更顯其優(yōu)越性。5mm 177。目前，用于工程應(yīng)用的PLC 種類繁多，性能各異。根據(jù)實(shí)際的控制點(diǎn)數(shù)和系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的控制要求，PLC 采用西門(mén)子的S7300 系列CPU314C2PtP 型。 控制柜的選型 控制柜對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必不可少的。 本安型安全柵應(yīng)用在本安防爆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，它是安裝于安全場(chǎng)所并含有本安電路和非本安電路的裝置，電路中通過(guò)限流和限壓電路限制了送往現(xiàn)場(chǎng)本安回路的能量，從而防止非本安電路的危險(xiǎn)能量串入本安電路，它在本安防爆系統(tǒng)中稱為關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安系統(tǒng)的重要組成部分。它具有以下特征和優(yōu)點(diǎn)： 1隔離現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線的支線，以防止?jié)撛诘暮皖愃频恼尺B問(wèn)題。 5無(wú)需額外的接線盒。HBP系列儀表供電箱是專為儀表成套用的供電裝置，特點(diǎn)是規(guī)格齊全，小型美觀，安裝接線維護(hù)方便等。雙線分開(kāi)關(guān)組成的儀表供電箱安全、可靠，適用于現(xiàn)場(chǎng)儀表供電，也可用于盤(pán)上儀表供電。安裝架可連同元件整體拆裝、前后調(diào)整。PID調(diào)節(jié)器正反作用選擇。可進(jìn)行開(kāi)方及小信號(hào)切除?？蓪?shí)現(xiàn)分程PID控制，即保持第一控制量的基礎(chǔ)上另產(chǎn)生兩個(gè)分程控制量。1控制量跟蹤反饋量（EM1功能），可實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)雙向無(wú)擾動(dòng)切除。14個(gè)開(kāi)關(guān)量控制輸出。斷續(xù)PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置41A雙向可控硅直接控制交流2KW以下的單相阻性負(fù)載或輸出3組觸發(fā)500A以下雙向可控硅的同步信號(hào)。水箱由內(nèi)外兩層玻璃鋼圍板，金屬鋼構(gòu)件支架，密封材料，管配件，不銹鋼拉桿，水位控制，堅(jiān)固件組合而成。 所謂合理選泵，就是要綜合考慮泵機(jī)組和泵站的投資和運(yùn)行費(fèi)用等綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使之符合經(jīng)濟(jì)、安全、適用的原則。按所選水泵建泵站，工程投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。其尺寸大致在長(zhǎng)*寬*高=2m*1m*1m。其型號(hào)為BJX30*20*12/φ20*12/35。LSA系列一體化三相調(diào)壓模塊采用進(jìn)口大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，內(nèi)部集三相移相觸發(fā)電路、單向可控硅、RC阻容吸收回路及電源電路等于一體，自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)以改變負(fù)載上的電壓，從而調(diào)節(jié)三相輸出功率。傳統(tǒng)電阻加熱爐大多采用簡(jiǎn)單位式恒溫控制方式，溫控精度不高。本文提出一種適合電加熱爐對(duì)象特點(diǎn)的控制算法，并以PLC 為核心，組成電加熱爐自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其控制精度，可靠性，穩(wěn)定性指標(biāo)均遠(yuǎn)高于常規(guī)儀表組成的系統(tǒng)。 課題展望在本文的分析中，對(duì)一些次要因素作了近似假設(shè)，也對(duì)電加熱爐控制系統(tǒng)的建模進(jìn)行了某些簡(jiǎn)化，有些細(xì)節(jié)還缺乏深入的研究。 參考文獻(xiàn)（References）[1]孫洪程等編著，過(guò)程控制工程[M]，高等教育出版社，[2]孫洪程等編，過(guò)程控制工程設(shè)計(jì)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2001[3]王毅，過(guò)程裝備與控制技術(shù)及應(yīng)用[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2001[4]高東杰，譚杰，林紅權(quán)編著，應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)[M]，國(guó)防工業(yè)出版社，[5]王樹(shù)青等編著，先進(jìn)控制技術(shù)及其應(yīng)用[M]，科學(xué)出版社，2001[6]陶永華主編，新型PID控制及其應(yīng)用[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1998[7]劉金琨著，先進(jìn)PID控制MATLAB仿真[M]，電子工業(yè)出版社，2005[8]薛定宇著，反饋控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M]，電子工業(yè)出版社，2002[9]陸明德主編，石油化工自動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2001[10]王丹力．MATLAB控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真應(yīng)用[M]．中國(guó)電力出版社，2007．[11]袁寶歧．加熱爐原理與設(shè)計(jì)[M]．航空工業(yè)出版社，198906．[12]周春暉．過(guò)程控制工程手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1993．[13]尹德榮．SIMATIC S7 300 PLC 在蓄熱式加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．黑龍江冶金[14]王永華．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用教程[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2007．[15]王衛(wèi)兵．PLC系統(tǒng)通信、擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，200409． [16]唐立偉．基于PLC的模糊控制器在鍋爐給水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．大眾科技，2005．[17]張有泉．PLC的工程設(shè)計(jì)及在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．儀器儀表用戶，[18]王毅．過(guò)程裝備與控制技術(shù)及應(yīng)用[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，2001．[19]吳勤勤．控制儀表及裝置[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．[20]施金良，鐘秉翔，張施磊．加熱爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J]．重慶工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004，(4)．[21]劉長(zhǎng)梅．基于組態(tài)軟件和PLC的鍋爐水處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[M]．[22]陸明德．石油化工自動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2001．[23]孫洪程．過(guò)程控制工程設(shè)計(jì)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．[24]周萬(wàn)珍，高鴻斌．PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M]．第一版．北京：電子工業(yè)出版社，2004．[25]張宇，電加熱器的模糊控制及PLC實(shí)現(xiàn)[J]，南昌大學(xué)，中國(guó)學(xué)術(shù)期刊電子雜志社，2006。在楊老師的指導(dǎo)下，我摸索著前進(jìn)，在圖書(shū)館與實(shí)驗(yàn)室之間，充實(shí)自己，同時(shí)充實(shí)著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這次經(jīng)歷對(duì)于我以后的學(xué)習(xí)和工作將是一筆珍貴的財(cái)富，再次向給予我鼓勵(lì)及幫助的老師們和同學(xué)們表示誠(chéng)摯的謝意，我會(huì)永遠(yuǎn)記住你們的，謝謝！