基于PLC的加熱爐熱過(guò)程專家控制的實(shí)現(xiàn)

幸小莉

摘 要：隨著我國(guó)工業(yè)化的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化、自動(dòng)化水平的不斷提高，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)里出現(xiàn)了不同方式的關(guān)于機(jī)器控制的方式，尤其是在可編程邏輯控制器PLC的控制方式上，出現(xiàn)了一些新型的自動(dòng)化技術(shù)。而在我國(guó)PLC系統(tǒng)得到了廣泛的普及的同時(shí)，在加熱爐熱過(guò)程中很好的嵌入了專家控制，使得控制理論和系統(tǒng)更加先進(jìn)、完善。本文將從我國(guó)目前基于PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)的加熱爐熱技術(shù)出發(fā)，淺析基于PLC的加熱爐熱過(guò)程中專家控制的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：PLC；加熱爐熱過(guò)程；專家控制

社會(huì)主義工業(yè)化快速發(fā)展的今天，工業(yè)體系上的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于可編程邏輯控制系統(tǒng)也出現(xiàn)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)意義上的控制模式已經(jīng)不能滿足在生產(chǎn)生活過(guò)程中對(duì)于可控制系統(tǒng)的要求。正是在這種背景下，為了更好的避免傳統(tǒng)控制技術(shù)把受控對(duì)象的數(shù)據(jù)模型作為前提的模式，下面我將在這里分析基于PLC的加熱爐熱過(guò)程中專家控制方式，并具體研究我國(guó)目前這種加熱爐熱過(guò)程中的專家控制。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

基于可編程邏輯控制器PLC的加熱爐熱過(guò)程專家控制系統(tǒng)中，沒(méi)有采用單片機(jī)的形式，而是運(yùn)用了下位機(jī)和上位機(jī)。

下位機(jī)主要應(yīng)用S7-400的可編程邏輯控制系統(tǒng)的PLC，應(yīng)用范圍及其廣泛。對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)能夠及時(shí)處理，捕捉到一定的檢測(cè)控制信息，并依此調(diào)節(jié)信號(hào)，送往執(zhí)行器。這樣加熱爐熱過(guò)程中就能夠有調(diào)節(jié)煤氣的熱氣流量和調(diào)節(jié)室內(nèi)外空氣參數(shù)的功能。

在上位機(jī)上，運(yùn)用了一般性的臺(tái)式計(jì)算機(jī)，采用Wincc開(kāi)發(fā)的上位形式的檢測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)地對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各項(xiàng)工作的處理和設(shè)置，包括計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)、顯示、打印，還有報(bào)警系統(tǒng)處理，加熱爐熱的控制等。盡管我們可以了解到在專家控制系統(tǒng)中的上位機(jī)和下位機(jī)的功用，但是我們還不能很好的了解怎樣的實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和捕捉。

2 加熱爐熱過(guò)程中專家控制的實(shí)現(xiàn)

基于可編程邏輯控制器的加熱爐熱過(guò)程專家控制系統(tǒng)中，專家控制器是關(guān)鍵和核心，主要作用是通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的捕捉和采集，調(diào)節(jié)空氣、數(shù)字的濾波，對(duì)加熱爐的氣壓調(diào)節(jié)、換熱控制器的防護(hù)以及調(diào)節(jié)量的自學(xué)習(xí)等。加熱爐熱過(guò)程中的專家控制能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)完整的數(shù)據(jù)處理后，會(huì)對(duì)整個(gè)基于PLC加熱爐熱過(guò)程的工作狀況進(jìn)行分析，通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)呼出方式，實(shí)現(xiàn)輸出板塊的控制執(zhí)行器的煤氣熱流量參數(shù)和空氣調(diào)節(jié)的參數(shù)，這樣使整個(gè)加熱爐保持持續(xù)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。整個(gè)控制器主要是從給定量中輸入，經(jīng)過(guò)傳感器過(guò)渡到加熱爐，然后數(shù)據(jù)輸出。具體的操作系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、信息采集處理、推理機(jī)構(gòu)和控制規(guī)則集組成。

由于工作環(huán)境的影響，加熱爐專家控制系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)期的處在高溫的狀態(tài)下，使得執(zhí)行起來(lái)存在問(wèn)題，在不同的情況下，執(zhí)行的效果就有所不同。調(diào)節(jié)量自學(xué)習(xí)項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)定量的自行調(diào)節(jié)修訂，使得調(diào)節(jié)量始終保持在可執(zhí)行的區(qū)域內(nèi)。反饋調(diào)節(jié)量在設(shè)定調(diào)節(jié)控制量的下限內(nèi)，保持調(diào)節(jié)自學(xué)習(xí)修訂。

2.1 控制規(guī)則集

很多專家和技術(shù)嫻熟的工人，比較透徹地了解加熱爐的特性及原理，具有較強(qiáng)的操作能力和豐富的經(jīng)驗(yàn)，通常運(yùn)用可行性較高的產(chǎn)生式規(guī)則、解析的形式以及其間的模糊關(guān)系等方式，來(lái)規(guī)定和描述所要控制的對(duì)象的基本特征。這種現(xiàn)代化的方式具有處理信息定性強(qiáng)、定量穩(wěn)定、精準(zhǔn)度高等優(yōu)良特點(diǎn)。

通過(guò)實(shí)際的研究和發(fā)現(xiàn)，在工人實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則“如果（這是條件），那么（這是結(jié)果）”組合成我們所要闡述的控制規(guī)則集。加熱爐在工作的過(guò)程中，其煤氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)和流量，以及空氣所在壓強(qiáng)和流量，各階段的換熱器、爐內(nèi)的溫度等相關(guān)的參數(shù)都必須經(jīng)過(guò)高精度的數(shù)據(jù)收集和處理，從而總結(jié)出工作過(guò)程中的爐溫所在的設(shè)定值的誤差、升溫的時(shí)間、煙的溫度和先前預(yù)定值的不同。空燃比是一個(gè)較為特殊的參數(shù)，需要對(duì)加熱爐設(shè)定值和很多的變量進(jìn)行全面、細(xì)致、綜合的比較與分析，從而得出需要的結(jié)論，制定出合理的調(diào)控指令和目標(biāo)。而模糊關(guān)系通過(guò)對(duì)各階段的分級(jí)變量、溫度差的分析，分成了三個(gè)級(jí)別。而對(duì)溫差過(guò)高時(shí)又分為兩個(gè)級(jí)別，常溫狀態(tài)下又可以分為四個(gè)級(jí)別。換熱器前溫度和溫度升高的速率如果處于不同的階段，又可以分為不同的等級(jí)。根據(jù)以上所述的這些情況，可以很明顯地得出加熱爐所具有的控制規(guī)則集，能夠用表格的形式正確地表現(xiàn)出來(lái)。

2.2 信息的獲取與處理過(guò)程

得到信息的方式主要有以下幾種：通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋信息以及在上位機(jī)中輸入信息。加熱爐運(yùn)用了熱電偶，檢測(cè)出各個(gè)階段的溫度，接著對(duì)先前溫度的設(shè)定值，得出實(shí)際的誤差大小，并通過(guò)一系列的計(jì)算，最終得出需要的空燃比。同時(shí)，這種處理方式可以在一個(gè)周期內(nèi)平均各種參數(shù)值，得出有效的信息數(shù)據(jù)，為整個(gè)加熱爐的工作提供穩(wěn)定的環(huán)境。

3 總結(jié)

總而言之，運(yùn)用PLC控制系統(tǒng)及專家控制后，其工作的效率比較好，能夠保持長(zhǎng)時(shí)間的平穩(wěn)運(yùn)行，使整個(gè)加熱爐在工作期間高速率的運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，操作工人們亦可以輕松簡(jiǎn)便的執(zhí)行，只要在主控室輕輕一按，就可以判斷出哪些部位出現(xiàn)了故障以及迅速找到解決的方法。相信經(jīng)過(guò)科研者的不斷努力，基于PLC的加熱爐熱過(guò)程專家控制這一系統(tǒng)，一定可以得到更好地完善。

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