【文章內(nèi)容簡介】 開關變量的平均值與控制參考電壓相等或成一定比例。該技術同時具有調(diào)制和控制的雙重性，通過復位開關、積分器、觸發(fā)電路、比較器達到跟蹤指令信號的目的。單周控制器由控制器、比較器、積分器及時鐘組成，其中控制器可以是RS觸發(fā)器。單周控制在控制電路中不需要誤差綜合,它能在一個周期內(nèi)自動消除穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)誤差，使前一周期的誤差不會帶到下一周期。雖然硬件電路較復雜，但其克服了傳統(tǒng)的PWM控制方法的不足，適用于各種脈寬調(diào)制軟開關逆變器，具有反應快、開關頻率恒定、魯棒性強等優(yōu)點，此外，單周控制還能優(yōu)化系統(tǒng)響應、減小畸變和抑制電源干擾，是一種很有前途的控制方法。PWM控制技術以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應好的優(yōu)點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。 對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當?shù)腞C或LC網(wǎng)絡可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式總之，PWM既經(jīng)濟、節(jié)約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設計應用中使用的有效技術。PWM控制技術的缺點準確性不令人滿意。 PID控制方案在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 (1) 比例（P）控制：比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。 (2) 積分（I）控制： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。(3) 微分（D）控制：在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。選擇PID的參數(shù)，以及相互間的配合，可以影響PID控制的穩(wěn)定性。如采樣時間過短對外部信號的變化有可能檢測不到，而過長的采樣時間顯然不能滿足控制精度的要求。又如過大的增益又會造成控制的震蕩。在調(diào)試程序時要注意這些參數(shù)的設置，慢慢調(diào)試以至達到穩(wěn)定的PID控制。 PID控制算法具有原理簡單,調(diào)節(jié)精確的優(yōu)點，系統(tǒng)的上升特性理想，穩(wěn)態(tài)誤差小，無靜差等；實際應用中是一個復雜的系統(tǒng),存在著慣性大,非線性,參數(shù)時變,數(shù)學模型難以建立等特點,必須采用合適的控制策略才能取得良好的控制效果,并且快速性不理想 養(yǎng)護窯窯溫控制系統(tǒng)的控制方案 在這次畢業(yè)論文中，本人選擇的是模糊控制方案。因為模糊控制系統(tǒng)易于接受，設計簡單，維護方便，而且比常規(guī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好，魯棒性高。由于它的這些特點，模糊控制正在得到越來越廣泛的應用。第三章 養(yǎng)護窯窯窯溫控制系統(tǒng)的硬件設計模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號為模擬量的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的控制方式上可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制是根據(jù)控制的設定值直接向控制對象輸出控制信號，這種控制容易受外界干擾而偏離控制目標。對于控制要求比較高的場合，一般都采用閉環(huán)控制方式。閉環(huán)控制是使用控制的設定值與反饋值的差進行控制的，以求得設定值與反饋值的偏差最小。因而閉環(huán)控制根據(jù)其設定值的不同，有可以分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)兩種。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設定值是由控制系統(tǒng)的控制器給出，控制器的作用就是使反饋值向給定值靠近，以反饋值對設定值的偏差最小為目的。隨動系統(tǒng)的設定值是由被控對象給出的?？刂破鞯淖饔镁褪鞘箍刂颇繕瞬粩嗟叵虮豢貙ο罂拷８鞣N跟蹤系統(tǒng)都是隨動系統(tǒng)。 模擬量控制系統(tǒng)設計中，應該注意抗干擾問題。解決干擾的辦法有4種。其一是接地問題，這里包括PLC接地端的接地，要真接地不要假接地，這里所說的接地就是接大地。其二是模擬信號線的屏蔽問題。屏蔽線的始端和終端都要接地，信號線的屏蔽是防止干擾的重要措施。其三是對某些高頻信號要解決匹配為題。如果不匹配，很容易在信號傳送中引起干擾，使信息失真。其四是對信號進行濾波。模擬量信號如電壓值，電流值等，常常會因為現(xiàn)場瞬時干擾而長生較大波動，產(chǎn)生誤差。采用濾波可以有效地減小誤差。這里說所的濾波，包括硬件濾波和軟件濾波。軟件濾波主要是數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的方法比較多，如常用的平均值法，中值法等等。S7200系列PLC在系統(tǒng)設計中可以利用STEP7Micro/MIN32軟件對模擬量輸入信號增加濾波功能。如果語言數(shù)字濾波，可以設置濾波選項。養(yǎng)護窯的工藝要求既有順序控制要求，又有恒溫控制要求。是個既有開關順序控制又有模擬控制要求，采用PLC 設計控制系統(tǒng)，性能價格比高。恒溫控制既可以用PID 算法實現(xiàn)，也可以用模糊控制算法實現(xiàn)。本文采用模糊算法實現(xiàn)。模糊算法的控制思想為：溫度過低，采用最大的進氣量，縮短過渡時間，溫度逼近設定溫度，減少進氣量，趨近設定的溫度，降低超調(diào)量。溫度偏高，停止進氣，降低溫度到設定溫度。從模糊控制的思想可以看出：采用合理的模糊控制規(guī)律，模糊控制系統(tǒng)比PID控制系統(tǒng)能減少過渡時間，減少超調(diào)量，減少靜態(tài)誤差。 主電路電氣元件的選擇 低壓隔離開關選擇：主要作用是： ，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設備或線路與電源用一個明顯斷開點隔開，以保證檢修人員和設備的安全。，換接線路。、合線路中的小電流，如套管、母線、連接頭、短電纜的充電電流，開關均壓電容的電容電流，雙母線換接時的環(huán)流以及電壓互感器的勵磁電流等。，可用來分、合一定容量變壓器的空載勵磁電流。戶外刀閘按其絕緣支柱結(jié)構(gòu)的不同可分為單柱式，雙柱式和三柱式。其中單柱式刀閘在架空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點，就是節(jié)約占地面積，減少引接導線，同時分合閘狀態(tài)特別清晰。在超高壓輸電情況下，變電所采用單柱式刀閘后，節(jié)約占地面積的效果更為顯著。計算：已知 P=、功率因數(shù)COS∮= Tanarccos∮= 同期系數(shù)：K∑P=,P=K∑P∑Pi K∑Q=,P=K∑Q∑Qi主回路：P30=(+) （31） =11= Q30=(2) ==8KW （32）其型號為 HD11100/31。，應首先選定熔體的規(guī)格，然后再根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。，各級熔斷器應相互匹配，一般上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大２～３倍。，應注意電動機起動電流的影響，熔斷器一般只作為電動機的短路保護，過載保護應采用熱繼電器。；額定分斷能力應大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。根據(jù)電流I30= 根據(jù)國標選擇FU為NG70025/380 低壓斷路器 低壓斷路器用途廣泛，它不僅用于主干線、支路、電路末端等作線路（電纜、電線）及電氣設備的不頻繁合、分和過載、短路、欠電壓等故障的保護，還應用于各種負載，如照明回路、電熱回路、電動機回路、可控硅整流回路、電容器回路等的單獨使用和保護。負載的性質(zhì)不同，選用斷路器的額定電流和保護特性也有差異。（1）低壓斷路器的額定電壓應不低于保護線路的額定電壓。（2）低壓斷路器的額定電流應不小于它所裝的脫扣器的額定電流。（3）低壓斷路器的類型應符合安裝條件，保護性能及操作方式的要求。 ① QF1的選擇： I30=,UN=380V，脫扣電流150A，極限通斷能力COS∮≥根據(jù)國標選擇QF1為 DW10200/3② QF2，QF3的選擇： I301=I302 = 根據(jù)國標選擇QFQF3為C45ND380/16③ QF4的選擇： I=5A 根據(jù)國標選擇QF4為C45ND220/6：,能根據(jù)故障檢測元件所給出的動作信號,迅速可靠的切斷電源,用于電機的控制及保護。接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理:接觸器由磁系統(tǒng),觸頭系統(tǒng),滅弧系統(tǒng),釋放彈簧機構(gòu),輔助觸頭及基座等幾部分組成.接觸器的基本工作原理:利用電磁原理通過控制電路和可動銜鐵的運動來帶動觸頭控制主電路通短的.選擇接觸器的類型：根據(jù)電路中負載電流的種類選擇。交流負載應選用交流接觸器，直流負載應選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負載，直流電動機或直流負載的容量較小，也可都選用交流接觸器來控制，但觸點的額定電流應選得大一些。選擇接觸器主觸頭的額定電壓：應等于或大于負載的額定電壓。選擇接觸器主觸頭的額定電流：被選用接觸器主觸頭的額定電流應不小于負載電路的額定電流。也可根據(jù)所控制的電動機最大功率進行選擇。如果接觸器是用來控制電動機的頻繁啟動、正反或反接制動等場合，應將接觸器的主觸頭額定電流降低使用，一般可降低一個等級。主觸頭額定電流由經(jīng)驗公式：ICN=PN103／KUNK為常數(shù)取1～, ICN—主觸頭額定電流(A)PN—被控制的電動機的額定功率(KW) UN—電動機的額定電壓(v)。I301=I302 = 根據(jù)國標選擇KMKM2為CJ2016 熱繼電器的選擇熱繼電器是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動機，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接線的電動機，應選用帶斷相保護裝置的熱繼電器。熱繼電器的額定電流應大于電動機額定電流。然后根據(jù)該額定電流來選擇熱繼電器的型號。熱元件的額定電流應略大于電動機額定電流。當電動機啟動電流為其額定電流的6倍及啟動時間不超過5S時，熱無件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動機的額定電流；當電動機的啟動時間較長、拖動沖擊性負載或不允許停車時。 =（～） =1 =1=型號選擇為： JR16—30/3 中間繼電器的選擇中間繼電器，實質(zhì)是一種電壓繼電器，觸頭對數(shù)多，觸頭容量大（額定電流為5～10A）動作靈敏度高。其主要用途為：當其他繼電器的觸頭對數(shù)或觸頭容量不夠時，可借助中間繼電器來擴展它們的觸頭或觸頭容量，起到信號中繼作用。1. 用途該繼電器使用于各種自動化線路中，以擴大被控的電路，應用這種繼電器的線路，其供電電源為直流電，電壓不超過110V。 2. 動作原理及結(jié)構(gòu)特點（1）動作原理 當在繼電器的線圈加以直流電壓時，線圈中有電流通過因而使鐵心磁化將動片吸住，接觸片被動片的另一端所推動使動合觸點閉合，使動斷觸點斷開。當線圈斷電時，磁力消失，而動片受接觸系統(tǒng)的壓力而回到原來位置。 （2）結(jié)構(gòu)特點 本繼電器為電磁式快速動作之中間繼電器，繼電器由鐵芯，磁軛板，動片，線圈及觸點系統(tǒng)等四部分所組成。繼電器采用插入式結(jié)構(gòu)，插座內(nèi)有片狀彈簧以保證可靠的接觸，使用時將繼電器插入插座上。為了防止震動引起繼電器滑出插座外面，因此繼電器與插座之間裝有彈