河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽卷煙廠 河南 洛陽 471000

1 自動控系統(tǒng)的設(shè)計

搭建模糊控制器的方法有兩種，分別為硬件配置和軟件編程兩種。硬件配置是采用特殊的模糊芯片來實現(xiàn)模糊化、模糊推理、解模糊化整個控制過程，其具有響應(yīng)速度快、控制精度高等優(yōu)點，但是由于其芯片的特定性，導(dǎo)致其通用性較低而且造價成本較高，不適合大眾用戶；而基于軟件編程的方法，由于所編程序可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行更改，因此其通用靈活性強于硬件配置方法，其本身又大致可以分為查表法和推理法，推理法的控制精度要高于查表法，但是其投入復(fù)雜導(dǎo)致響應(yīng)速度不如查表法，最終選擇PLC在線查表來實現(xiàn)模糊控制器的設(shè)計。

2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

2.1 PLC系統(tǒng)簡介 在工業(yè)控制中，PLC系統(tǒng)一般主要用來完成實時數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行內(nèi)部處理、控制算法的實現(xiàn)、動作指令的表達(dá)等功能，除此之外還具有監(jiān)視控制實時運行狀態(tài)、打印與記錄生成的數(shù)據(jù)報表、提示故障報警等功能。其輸入輸出端口可以接收數(shù)字量信號或模擬量信號，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)部處理通過輸出端輸出給接觸器、繼電器、電磁閥、變頻器等執(zhí)行元件。

2.2 PLC系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)上是一種專門為工業(yè)控制而設(shè)計研發(fā)的一種微型計算機，其在硬件組成方面與普通計算機并無太大差異。其主要包括以下五部分：

(1) 中央處理單元 中央處理單元簡稱為CPU，其是PLC系統(tǒng)的核心所在，它能夠接收并儲存用戶所輸入的程序和數(shù)據(jù)并且能自動診斷用戶所鍵入的程序中的語法錯誤并提示，所掃描到的現(xiàn)場輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過其內(nèi)部處理運算傳送至響應(yīng)的輸出裝置。近年來一些比較大型的PLC系統(tǒng)都被設(shè)置為雙CPU的冗余形式，防止突發(fā)狀況導(dǎo)致工業(yè)過程中斷，進(jìn)一步增加了單CPU形式的穩(wěn)定性。

(2)存儲器存儲器相當(dāng)于一個“倉庫”，它主要用來存放系統(tǒng)程序和用戶所鍵入的程序。同時它還可以暫時存放被處理數(shù)據(jù)。

(3) 電源 一個性能良好的電源是PLC系統(tǒng)正常工作的基本保障，制造商非常重視電源的設(shè)計，一般交流電的波動對其沒有影響，可靠性極強。

(4) 輸入輸出端口 其主要用來和工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行連接，其可以接收數(shù)字量和模擬量兩種信號。

(5) 通訊端口 主要用來與上位機或其他設(shè)備進(jìn)行通訊。

2.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)在本燃?xì)忮仩t系統(tǒng)中不單單是用來控制鍋爐液位穩(wěn)定的，它同時還附帶著控制該鍋爐系統(tǒng)的燃燒機系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含大量的數(shù)字量、模擬量輸入輸出信號。本系統(tǒng)主要的工作內(nèi)容為系統(tǒng)硬件的配置、PLC軟件程序的編寫調(diào)試及整個系統(tǒng)的現(xiàn)場測試運行，其中硬件配置主要包括整個控制柜的控制電氣圖設(shè)計、相關(guān)電機的變頻器選型及安裝、PLC的選型及模塊配置等；PLC軟件程序主要根據(jù)控制要求來編寫。

3 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)方案的確定 在工業(yè)應(yīng)用中，上位機一般采用穩(wěn)定性較強的計算機，簡稱工控機，在工控機上安裝組態(tài)軟件并開發(fā)適合系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控界面，由上位機加組態(tài)構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)價格較為昂貴；而觸摸屏則在生活中經(jīng)常見到，應(yīng)用更加廣泛，其操作簡單、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強，最重要的是其價格較為低廉，維修保養(yǎng)方便、簡單。本監(jiān)控系統(tǒng)是提供給司爐工人來監(jiān)控、操作的，由于鍋爐房內(nèi)的司爐工人普遍專業(yè)素質(zhì)不高，對計算機軟硬件均不熟悉，因此設(shè)計組建一個簡單、易懂、易操作的監(jiān)控系統(tǒng)就顯得更為必要。根據(jù)企業(yè)自身情況綜合考慮，本監(jiān)控系統(tǒng)采用觸摸屏來構(gòu)建。

3.2 觸摸屏設(shè)計 按照單個變量創(chuàng)建的過程，我們可以根據(jù)燃?xì)忮仩t實際運行情況來創(chuàng)建主監(jiān)控界面，包括多個變量，如設(shè)定溫度、實際鼓風(fēng)、燃燒機進(jìn)氣量等，同時也將相應(yīng)的報警變量創(chuàng)建完成，選擇連接方式為PRIFNET總 線。進(jìn)入PORTAL軟件主界面，彈出選擇創(chuàng)建新文件或打開舊文件的窗口，選擇創(chuàng)建新文件，即新文件創(chuàng)建成功。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的運行 由于該監(jiān)控系統(tǒng)與PLC實時連接，數(shù)據(jù)共享，因此該監(jiān)控系統(tǒng)主界面上所顯示的參數(shù)數(shù)值是根據(jù)其傳感器所采集數(shù)值的不同而實時變化的，司爐工人通過該監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測鍋爐運行時各項主要參數(shù)的變化；在該監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控主界面主要顯示有設(shè)定溫度、當(dāng)前溫度、實際鼓風(fēng)頻率、燃燒機效率、天然氣流量、鍋爐液位、鍋爐電導(dǎo)率等主要顯示參數(shù)值，同時還設(shè)計有登錄、調(diào)試、報警功能、趨勢圖等二級功能按鈕，其中設(shè)定溫度、鍋爐液位等幾個可調(diào)參數(shù)在構(gòu)建組態(tài)時其屬性設(shè)置為可點擊更改，司爐工人可以根據(jù)車間要求隨時通過該監(jiān)控系統(tǒng)更改可調(diào)參數(shù)的數(shù)值。

結(jié)論

本文結(jié)合現(xiàn)代控制理論對該鍋爐的自控系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。在對當(dāng)前控制方法的各項特性進(jìn)行對比后，根據(jù)企業(yè)實際情況最終選擇了采用PLC自動控制系統(tǒng)來對鍋爐進(jìn)行自動控制。本文取得的成果及結(jié)論如下：對燃?xì)忮仩t的工作流程進(jìn)行了分析，確定了鍋爐自控系統(tǒng)的總體方案以及模糊自整定PID的控制方法。提出了控制系統(tǒng)硬件組成方案，設(shè)計了電氣控制系統(tǒng)，并完成了設(shè)備的安裝調(diào)試。開發(fā)了溫度控制軟件，實現(xiàn)了燃?xì)忮仩t溫度、液位的自動控制，且人機界面友好，操作便捷。