【正文】 其次，我還要感謝一起做 PLC 論文的各位同學(xué)，正是他們的幫助，讓我克服了一個個困難。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是朱老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。 24致謝 首先要感謝我的導(dǎo)師朱笑花老師。副回路用模糊控制器取代了常規(guī)控制器，解決了因為“虛假液位”造成的不能確定精確的數(shù)學(xué)模型而無法采用常規(guī)控制器進行自動控制的問題并且實現(xiàn)了動態(tài)前饋 [13]。 圖 632 PID 控制的 PLC 實現(xiàn) 237 結(jié)束語 由于本系統(tǒng)設(shè)計采用可編程控制器 批 plc 作為鍋爐控制系統(tǒng)的控制核心，使該控制系統(tǒng)具有操作方便，運行可靠，便于修改，擴充等優(yōu)點。為了簡化程序設(shè)計，程序設(shè)計中將輸入模糊論 域的元素有 [6， 5， 4， 3， 2， 1， 0， +1， +2， +3， +4， +5，+6]轉(zhuǎn)化為 [0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10， 11， 12]，將模糊控制量表中的 U 的 22控制結(jié)果按 由 上到下、 由 左到右的順序依次存入 D100~D268 中，控制量的基址為 100，偏移地址為 Ec*13+E。 圖 631 模糊控制算法的 PLC 實現(xiàn) 首先將模糊化過程的量化因子 ek 、 eck 、 uk 存入 PLC 的保持繼電器中，然后利用 A/D模塊將輸入量采集到 PLC的 D數(shù)據(jù)區(qū)，根據(jù)它們所對應(yīng)的的輸入模糊論域中的相應(yīng)元素，查模糊控制量表求出模糊輸出量 U，再乘以輸出量化因子即可得實際輸出量 u,由 D/A 模塊輸出對閥門度進行控制。 報警燈仍以 1s (T T2) 為周期閃爍 , 直至故障消除 [11]。 當水位到最低位 (X2= 1) 時重復(fù)上述過程 , 實現(xiàn)鍋爐水位雙位控制。當水位到最低位 (X2= 1) , 輔助繼電器 M 0 被激勵 (M 0= 1) , 同時給水泵電動機起動運行 (Y1= 1)。 控制系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)總流程圖設(shè)計 圖 621 控制系統(tǒng)總流程圖 模糊控制流程圖 圖 622 模糊控制流程圖 20 控制流程圖 圖 623 PID 流程圖 動態(tài)前饋流程圖 圖 624 動態(tài)前饋流程圖 21 系統(tǒng)的程序設(shè)計 水位控制 當輸入起動的指令時 (X0= 1) , 輔助繼電器 Y0 被激勵 , 給出系統(tǒng)運行指示 (Y0= 1) , 并且工作指示燈亮。其中 FX2N4AD模擬量輸入模塊接到 FX2N16MR 基本單元的最近位置，模塊編號為 0， CH1， CH2， CH3通 道分別與 應(yīng)力式渦街流量傳感器 、 應(yīng)力式渦街流量傳感器 、 連桿浮球式液位開關(guān) 。當浮球受液體浮力作用而隨液位上升時，浮球向上移動后壓縮彈簧， 并快速啟動微型開關(guān)，輸出相應(yīng)觸點。 傳感器選型 各傳感器主要用于水位、蒸汽流量、給水流量等測量 。模擬量模塊輸入地址分配表如表 52所示。實際中 本設(shè)計 取 50s。積分時間大時，響應(yīng)遲后，另外，對外部擾動的控制能力變差。實際中 本設(shè)計 取 。增益取大時，響應(yīng)快，但過大將產(chǎn)生振 17蕩。模擬量 PID控制器的輸出表達式為0()1( ) [ ( ) ( ) ]t DpiT d e tu t K e t e t d t MT d t? ? ? ??,式中 ()ut 為控制值 ()et 為偏差值， pK 為比例系數(shù)， iT 為積分常數(shù)， DT 為微分常數(shù)， M為積分部分的初始值 。 控制規(guī)則表如表 42所示 ： E NB MN NS Z PS PM PB U PB PM PS Z NS NM NB PID 控制 的設(shè)計 控制的基本公式 PID是比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)的縮寫， PID控制器是目前應(yīng)用最為廣泛的閉環(huán)控制器。應(yīng)用 Mamdani模糊推理算法，加權(quán)平均法解模糊。 在圖 41中，模糊動態(tài)前饋控制器采用單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入變量為：正常工況下 蒸汽母管流量與擾動后蒸汽母管流量之差 e，輸出語言變量為閥門開度變化量 u，模糊動態(tài)前饋控制器的設(shè)計步驟如下： （ 1）輸入變量 e、輸出變量 u的論域均取為 [4 4]，輸入變量 e 的語言值取為 {PB， PM，PS， Z， NS， NM， NB}，輸出變量 e、輸出變量 u的語言值的隸屬函數(shù)都選擇三角形的隸屬度函數(shù)。而模糊控制不需要了解蒸汽負荷變化時，汽包的外擾特性，即數(shù)學(xué)模型，且魯棒性好，對于非線性和參數(shù)時變系統(tǒng)有較好的控制能力 [9]?，F(xiàn)將最后算出的模糊控制響應(yīng)表列出如下表 416 6 5 4 3 2 1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 6 5 5 5 4 4 4 4 4 0 0 0 0 0 5 5 5 5 4 4 4 4 4 0 0 0 0 0 4 5 5 5 4 4 4 4 4 0 0 0 0 0 3 5 5 5 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 2 5 5 5 4 4 4 0 0 0 4 4 4 4 1 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 0 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 +1 4 4 4 4 0 0 0 4 4 4 4 4 4 +2 4 4 4 0 0 0 0 4 5 5 5 5 5 +3 3 3 3 0 0 0 4 4 5 5 5 5 5 +4 0 0 0 0 2 2 4 4 5 5 5 5 5 +5 0 0 0 0 2 2 4 4 5 5 5 5 5 +6 0 0 0 0 2 2 4 4 5 5 5 5 5 E U U EC 16 該模糊控制器是解決鍋爐汽包控制系統(tǒng)在運行時，蒸汽負荷變化對汽包造成虛假液位問題的主要控制器。同理，應(yīng)用上述算法算 出 169個離散點的輸出。對求得的輸出模糊集 合用加權(quán)平均法解模糊，得到精確量，即模糊控制響應(yīng)表。當模糊控制器采用查表法實現(xiàn)時，用來離線設(shè)計查詢表，當模糊控制器采用軟件推理法實現(xiàn)時，用來在線進行模糊推理。所以，離線算出模糊控制表，通過查詢方式找到控制量。根據(jù)控制經(jīng)驗，列出控制規(guī)則表如下： 表 415 控制規(guī)則表 模糊控制響應(yīng)表的生成 模糊控制器在線計算推理模糊關(guān)系時，需要耗費大量時間，占用大量內(nèi)存。同樣，為語言變量 U選取 PB， PM， PS， Z， NS， NM 和 NB 共 7個語言值。的基本論域為 [10， +10]，選定 U 的離散論域為 Z={6， 5， 4，3， 2， 1， 0， +1， +2， +3， +4， +5， +6}，則得控制量變 化 181。 確定偏差 ec的基本論域在離散域 Y 上的隸屬函數(shù) 181。(x) 如下 ： 圖 412偏差 e的隸屬函數(shù) 根據(jù)上面隸屬函數(shù)建立語言變量 E 的賦值表如下： 表 412 語言變量 E的賦值表 設(shè)偏差變化率 ec 的基本論域為 [15， +15]，選定 EC的離散論域 Y={6， 5， 4，3， 2， 1， 0， +1， +2， +3， +4， +5， +6}，得偏差變化率 ec 的量化因子 kec=6/15=。則得偏差 e 的量化因子 ke=6/50=3/25=，為語言變量選取 7個語言值： PB， PM， PS， Z， NS， NM 和 NB。輸入和輸出模糊集合的隸屬函數(shù)選為三角形的 [7]。 主回路模糊控制器的設(shè)計 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)及輸入、輸出語言變量 根據(jù)控制對象 —— 汽包及控制精度，模糊控制器的結(jié)構(gòu)選為二輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入語言變量選為汽包液位偏差 e 和偏差變化率 ec， e=AVSV， AV 為液位測 量值， SV為液位設(shè)定值 。 考慮到模糊控制器的設(shè)計不需要知道該過程的數(shù)學(xué)模型以及它的其他特點都適合于這種水位控制， 所以選 擇 了汽包水位模糊控制系統(tǒng)。將模糊集合理論運用于自動控制而形成的模糊控制理論，在近年來得到了迅速的發(fā)展，其原因在于對那些時變的非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，當無法獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時候，利用具有智能的模糊控制器能給出有效的控制。 模糊控制是以 模糊集合理論為基礎(chǔ)的一種新興的控制手段，它是模糊系統(tǒng)理論和模糊技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。對于中小型鍋爐，汽包的容量相對較大，則對汽包水位的控制要求就沒那么高，又由于常規(guī)三沖量控制系統(tǒng)很難實現(xiàn)汽包水位的自動控制，所以中小型鍋爐允許適當?shù)牟捎檬謩涌刂啤? 對于大型鍋爐，汽包的容量相對較小，則對鍋爐汽包水位的要求更高，汽包水位就必須實現(xiàn)全自動控制才能滿足。但是各種參數(shù)又存在不同程度的時變性，且過程具有非線性，強耦合的特點，特別是蒸汽負荷變化對水位的影響，當蒸汽負荷增加和減小時，汽包水位在蒸汽作用下的動態(tài)特性不一致，這樣很難確定三沖量控制系統(tǒng)中蒸汽前饋系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)