加熱筒溫度網(wǎng)絡(luò)過(guò)程控制研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在流程工業(yè)中,溫度是最常使用到的熱工參數(shù),對(duì)溫度的控制也是過(guò)程控制的一個(gè)重點(diǎn)。但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,電加熱鍋爐的溫度因具有大慣性、非線性和大時(shí)滯等特性而難以控制,基于此背景,本文以PCT-II型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中加熱筒溫度為控制對(duì)象,將此加熱筒視為一個(gè)微型電加熱鍋爐,研究加熱筒溫度的過(guò)程監(jiān)控旨在為實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)電加熱鍋爐的溫度監(jiān)控提供借鑒。
　　基于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐分布較為分散,且現(xiàn)在多采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控,本論文搭建了溫度控制系統(tǒng)三層控

2、制網(wǎng)絡(luò),分別是管理層、控制層和設(shè)備層。最上層是溫控系統(tǒng)管理層網(wǎng)絡(luò),其主要任務(wù)是通過(guò)WinCC監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控、優(yōu)化及顯示;中間為控制層,主要任務(wù)是通過(guò)S7-400PLC可編程序邏輯控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱筒溫度的自動(dòng)控制;最底層則是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層,主要任務(wù)是通過(guò)西門(mén)子ET200完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,及通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制等任務(wù)。PC機(jī)可完成溫控系統(tǒng)的管理和監(jiān)控,PLC控制器完成加熱筒自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制任務(wù),PC機(jī)與PLC可編程邏輯控制器之間通

3、過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信,而S7-400PLC主站與從站ET200M之間通過(guò)PROFIBUS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。
　　網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建之后,本文研究了溫控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,因?yàn)閷?duì)一個(gè)控制系統(tǒng)的研究通常是基于數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,尤其是在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)控制算法進(jìn)行研究時(shí),精確數(shù)學(xué)模型的建立顯得尤為重要。為拓寬建模思路,探索更優(yōu)的建模方法,本文采用兩種建模方法,分別是機(jī)理建模和最小二乘法模式辨識(shí)建模。機(jī)理分析建模方法通過(guò)對(duì)加熱筒系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)理的分析,運(yùn)用熱力

4、學(xué)定律,推導(dǎo)出系統(tǒng)傳遞函數(shù);系統(tǒng)辨識(shí)建模通過(guò)采集系統(tǒng)輸入、輸出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用最小二乘法對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成建模。兩種建模方式分別進(jìn)行了MATLAB仿真,仿真結(jié)果表明,兩種建模方法均可較好地應(yīng)用于溫控系統(tǒng)的研究。
　　本課題中加熱筒溫度采用傳統(tǒng)的PID控制不能取得令人滿意的控制效果,本文結(jié)合模糊控制的策略,設(shè)計(jì)一個(gè)模糊PID控制器。利用模糊控制策略在不依賴(lài)過(guò)程對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的情況下,實(shí)現(xiàn)對(duì)該具有非線性及純滯后特性的過(guò)程對(duì)象的測(cè)溫點(diǎn)處水