加熱筒溫度網(wǎng)絡(luò)過程控制研究與實現(xiàn).pdf

1、在流程工業(yè)中,溫度是最常使用到的熱工參數(shù),對溫度的控制也是過程控制的一個重點。但在實際工業(yè)生產(chǎn)中,電加熱鍋爐的溫度因具有大慣性、非線性和大時滯等特性而難以控制,基于此背景,本文以PCT-II型實驗系統(tǒng)中加熱筒溫度為控制對象,將此加熱筒視為一個微型電加熱鍋爐,研究加熱筒溫度的過程監(jiān)控旨在為實際工業(yè)生產(chǎn)中對電加熱鍋爐的溫度監(jiān)控提供借鑒。
　　基于實際工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐分布較為分散,且現(xiàn)在多采用計算機遠程監(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WinCC監(jiān)控軟件實現(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S7-400PLC可編程序邏輯控制器來實現(xiàn)加熱筒溫度的自動控制;最底層則是現(xiàn)場設(shè)備層,主要任務(wù)是通過西門子ET200完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,及通過執(zhí)行機構(gòu)完成控制等任務(wù)。PC機可完成溫控系統(tǒng)的管理和監(jiān)控,PLC控制器完成加熱筒自動控制系統(tǒng)的控制任務(wù),PC機與PLC可編程邏輯控制器之間通

3、過以太網(wǎng)實現(xiàn)通信,而S7-400PLC主站與從站ET200M之間通過PROFIBUS實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。
　　網(wǎng)絡(luò)平臺搭建之后,本文研究了溫控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,因為對一個控制系統(tǒng)的研究通常是基于數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,尤其是在實驗室條件下對控制算法進行研究時,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,分別是機理建模和最小二乘法模式辨識建模。機理分析建模方法通過對加熱筒系統(tǒng)內(nèi)在機理的分析,運用熱力

4、學(xué)定律,推導(dǎo)出系統(tǒng)傳遞函數(shù);系統(tǒng)辨識建模通過采集系統(tǒng)輸入、輸出的實驗數(shù)據(jù),運用最小二乘法對實驗系統(tǒng)完成建模。兩種建模方式分別進行了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)計一個模糊PID控制器。利用模糊控制策略在不依賴過程對象精確數(shù)學(xué)模型的情況下,實現(xiàn)對該具有非線性及純滯后特性的過程對象的測溫點處水