【正文】 ，它代表了一類(lèi)自動(dòng)控制的方法，而且其應(yīng)用十分廣泛，可以說(shuō)在生產(chǎn)生活中無(wú)處不在，特別是電爐溫度的控制在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?！　?duì)于溫度控制系統(tǒng)而言，溫度t是通過(guò)控制加熱裝置的供電電壓u來(lái)控制的。再如，在復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，它除了要求對(duì)各被控物理量實(shí)現(xiàn)定值調(diào)節(jié)外，還要求能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)啟停、故障的自動(dòng)診斷以及緊急情況的自動(dòng)處理等功能。對(duì)于模糊控制系統(tǒng)，任務(wù)的要求往往比較復(fù)雜。采用模糊控制的方法往往可以較好地解決非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題。2．非線性在傳統(tǒng)的控制理論中，線性系統(tǒng)理論比較成熟。這里所說(shuō)的模型不確定性包含兩層意思：一是模型未知或知之甚少；二是模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)可能在很大范圍內(nèi)變化。對(duì)于傳統(tǒng)控制通常認(rèn)為模型已知或者經(jīng)過(guò)辨識(shí)可以得到。 模糊控制理論 模糊控制理論的特點(diǎn)模糊控制作為智能控制的一種模型，是控制理論發(fā)展的高階段產(chǎn)物，它主要用來(lái)解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。這些差距，是我們必須努力克服的。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品，但由于國(guó)外技術(shù)保密及我國(guó)開(kāi)發(fā)工作的滯后，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件。 溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國(guó)外的日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，它能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。溫控器普遍具有參數(shù)自整定功能。 能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過(guò)程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制。它們主要具有如下的特點(diǎn)： 適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制。 國(guó)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展概況 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)溫度控制調(diào)節(jié)器進(jìn)行了廣泛、深入的研究，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫度控制器的研究取得巨大的進(jìn)展，形成了一批商品化的溫度調(diào)節(jié)器，如：智能化 PID、模糊控制、自適應(yīng)控制等，其性能、控制效果好，可廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)及企業(yè)相關(guān)設(shè)備的改造。目前，仍有相當(dāng)部分工業(yè)企業(yè)在用窯、爐、烘干生產(chǎn)線存在著控制精度不高，爐內(nèi)溫度均勻性差等問(wèn)題，達(dá)不到工藝要求，造成裝備運(yùn)行成本費(fèi)用高，產(chǎn)出品品質(zhì)低下，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，急需進(jìn)行技術(shù)改造。 關(guān)于溫度控制系統(tǒng)的介紹溫度控制在我國(guó)電子、冶金、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。所以本課題以PLC為基礎(chǔ)，結(jié)合模糊控制理論，設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)。在工業(yè)上，偏差控制又稱(chēng)為“PID控制”，這是工業(yè)過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制形式，一般都能收到令人滿意的效果。通常，溫控制采用模糊控制法。采用可編程序控制器對(duì)它們進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠 大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。55第1章 概述 課題研究的意義在冶金工業(yè)，化工生產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等到許多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。關(guān)鍵詞： 溫度控制、模糊控制、 PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線。時(shí)滯效應(yīng)始終困擾著其實(shí)際應(yīng)用，為此人們發(fā)明了多種控制方法來(lái)解決時(shí)滯問(wèn)題，例如比例控制方式、PID控制方式、模糊控制方式等控制方式；本文將針對(duì)溫度控制的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)用基于西門(mén)子可編程序控制的模糊控制器，采用ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線建立一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制層，再基于工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建一個(gè)監(jiān)控與管理層?；赑LC的溫度模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：本篇文章介紹了一種基于PLC的溫度模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并且通過(guò)以電熱溫控方式為研究對(duì)象詳細(xì)敘述了PLC的基本原理及PLC的工程設(shè)計(jì)的相關(guān)步驟。 現(xiàn)今，自動(dòng)控制技術(shù)尤其是溫度控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。最后以電爐溫度為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的模糊控制。PLCbased fuzzy control system design about temperature ABSTRACT：This article introduced a kind of PLCbased fuzzy control system design temperature ,and described the engineering design step of the basic principle, PLC of the basic principle, PLC of the electric stove. At present, the automatic control technique is the temperature particularly control the technique is getting at home and abroad extensive of application and development. Hour the effect perplexs it always actual application, for this person invented various control methods to resolve problem of , for example parison control method, PID control way, misty control method, this text will carry on the study to a kind of temperature control method, and design an use Siemens programmable preface controller and its networks to the item that the electric stove temperature control, establishment of system usage the PC and touches hold the controls the process to is an exportation that passes to prognosticate the electric stove temperature first, the data that sample e in passes the programmable preface controller to weave the good procedure to carry on the control in advance, realization to the long range control of a.KEYWORDS: temperature control, fuzzy control ， industry ether net, the Profibus DP the spot 。因此，溫度控制系統(tǒng)是工業(yè)控制中比較典型的控制系統(tǒng)，它是一個(gè)一階純滯后慣性系統(tǒng)，它具有明顯的滯后特性，對(duì)于需要快速準(zhǔn)確的獲取和控制事實(shí)溫度的場(chǎng)合（如制藥、化工、石油、食品加工等）采用一般的控制方法很難獲得滿意的控制效果。另外，可編程序控制器具有溫度范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)的工業(yè)環(huán)境中有良好的工作性能，在溫度變化范圍大的惡劣條件下仍能可靠工作。模糊控制的原理是檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，經(jīng)模糊控制計(jì)算后輸出控制信號(hào)給溫度調(diào)節(jié)控制設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。最近幾年快速發(fā)展模糊控制、以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在溫度控制中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。其必然會(huì)有積極的現(xiàn)實(shí)意義及廣泛的應(yīng)用前景。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。 為企業(yè)的設(shè)備的技術(shù)改造服務(wù)。 自 70 年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。 能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。 這些溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器具有對(duì)控制對(duì)象控制參數(shù)及特性進(jìn)行自動(dòng)整定的功能。 溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)、魯棒性好的特點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展概況目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于 20 世紀(jì) 80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入 WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，并通過(guò)合資、技術(shù)合作等方式，組建了一批合資、合作及獨(dú)資企業(yè)，使我國(guó)溫度等儀表工業(yè)得到迅速的發(fā)展。具體地說(shuō)，其研究對(duì)象具備以下一些智能控制對(duì)象的特點(diǎn)：傳統(tǒng)的控制是基于模型的控制，這里的模型包括控制對(duì)象和干擾模型。而模糊控制的對(duì)象通常在嚴(yán)重的不確定性。無(wú)論哪種情況，傳統(tǒng)方法都難以對(duì)它們進(jìn)行控制，而這正是模糊控制所要解決的問(wèn)題。對(duì)于具有非線性特性的控制對(duì)象，雖然也有一些非線性控制的方法，但總的來(lái)說(shuō)，非線性控制理論還很不成熟，而且方法也比較復(fù)雜。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制的或者是要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)），或者是要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動(dòng)軌跡（跟蹤系統(tǒng)），要求比較單一。例如，在智能機(jī)器人系統(tǒng)中，它要求系統(tǒng)對(duì)一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)具有自行規(guī)則和決策的能力，有自動(dòng)躲避障礙并且運(yùn)動(dòng)到期望目標(biāo)位置的能力。 模糊控制理論在溫度控制上的應(yīng)用 模糊控制理論是在模糊集合論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量以及模糊邏輯推理為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的新型計(jì)算機(jī)控制方法，具有許多傳統(tǒng)控制方法無(wú)法與之比擬的優(yōu)點(diǎn)。工藝要求溫度應(yīng)控制在溫度給定值tg附近，考慮到溫度有非線性、時(shí)變性以及室溫、工作條件等的不良擾動(dòng)因素，且溫度控制通常要求具有快速、無(wú)超調(diào)的響應(yīng)特性，用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器很難滿足這些要求，因此，可將溫度控制器設(shè)計(jì)成模糊控制器。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)、科研活動(dòng)中是個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，能否將溫度控制在所需要的范圍內(nèi)關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的成敗，由于控制對(duì)象不同，所控制的精度有所不同，為了達(dá)到所需要的精度，大多是基于西門(mén)子的可編程控制器來(lái)進(jìn)行模糊控制，以滿足不同的場(chǎng)合。本課題將對(duì)此進(jìn)行研究。溫度控制是通過(guò)對(duì)加熱絲的電源通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。晶閘管開(kāi)關(guān)控制方式有兩種：相位控制和過(guò)零控制。過(guò)零控制則能使負(fù)載上的產(chǎn)生較完善的正弦電壓波形同時(shí)由于過(guò)零時(shí)通斷，防止了過(guò)大電流沖擊[13]。在課題里我們主要運(yùn)用了以下的技術(shù)和原理：溫度控制系統(tǒng)，模糊控制理論、西門(mén)子可編程控制器，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的運(yùn)用，組態(tài)王軟件的使用，觸摸屏的控制作用。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。” PLC的發(fā)展和典型的產(chǎn)品PLC是在20世紀(jì)60年代后期和70 年代初期問(wèn)世的，開(kāi)始主要用于汽車(chē)制造業(yè)，當(dāng)時(shí)汽車(chē)生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的，汽車(chē)的每一次改型都直接導(dǎo)致生產(chǎn)流水線中的繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。為了改變這種狀況，美國(guó)通用汽車(chē)公司率先于1968年公開(kāi)招標(biāo)，要求研制新的控制裝置取代原繼電器控制裝置。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。 PLC在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域從PLC的發(fā)展趨勢(shì)看，PLC控制技術(shù)將成為今后工業(yè)自動(dòng)化的主要手段，在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM和數(shù)控技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的四大支柱技術(shù)。（2）閉環(huán)過(guò)程控制早期的PLC只具有簡(jiǎn)單的邏輯控制功能，現(xiàn)代的PLC功能日益強(qiáng)大，大型PLC都具有模擬量控制單元，具有用于過(guò)程控制的各種專(zhuān)用模塊或子程序（如PID控制模塊等）。此外，還有1771QH力矩控制模塊、1771TCM溫度控制模塊等。（3）機(jī)械加工的數(shù)字控制 PLC和機(jī)械加工中的數(shù)字控制（NC）及計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）組成一體，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制如著名的日本FANUC公司推出的SYSTEM112系列，已將CNC功能與PLC融為一體，專(zhuān)家預(yù)言，CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制與管理系統(tǒng)。（5） 構(gòu)成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外正在興起工廠自動(dòng)化（FA）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，許多著名的PLC制造商都建立了自己的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，并開(kāi)始逐步向制造自動(dòng)化通信協(xié)議MAP靠攏?，F(xiàn)場(chǎng)總線的概念是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)成為可能后，于1984年左右提出的。 現(xiàn)場(chǎng)總線是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的體現(xiàn)，是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。目前，已逐漸成熟并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程形成影響的主要有PROFIBUS，HART，LONWORKS，F(xiàn)F等等。它是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種國(guó)際化、開(kāi)發(fā)式、不依賴于生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到控制器的連接方式，現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用以下三種方式：線形、樹(shù)形和環(huán)形。本文著重介紹PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)。按實(shí)現(xiàn)方式比較現(xiàn)場(chǎng)總線可采用各種通訊介質(zhì)，如雙絞線、電力線、光纖、無(wú)