基于PLC与模煳PID的步进式加热炉温度控制系统.pdfVIP

第 l9卷第 l期 安 徽 冶金 科技 职 业 学 院 学报 V0J．19．№ ．1 2009年 1月 Joumal0fAnhuiVocationalCollegeofMetallurgyandTechnology Jan．2009 基于PLC与模糊 PID的步进式加热炉温度控制系统 张文源[’][2]，范 松[1][引，李冬清 4 ([I]安徽工业大学机械工程学院 安徽马鞍山 243002) ([2]马钢股份公司第四钢轧总厂 安徽马鞍山 243000) ([3]梅山钢铁公司技 改工程部 江苏南 京 210039) ([4]马钢股份公司第三钢轧总厂 安徽马鞍山 243000) 摘 要：根据某步进式加热炉的控制要求，设计出一种PID控制与模糊控制相结合的智能控制系统。采用Fuzzy—PID复 合控制算法，实现对数学模型不确定的控制对象的满意控制，具有模糊控制灵活、响应快、适应性强等优点，又具有PID控制 精度高的特点。使系统具有可靠性高、使用寿命长等适合实际工业现场的特性。 关键{司：可编程控制器；模糊控制；PID控制；模糊P1D 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672—9994{2009)O1—0027—03 糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑 1 研究背景 推理为基础的一种计算机数学控制方法，属于非线 马钢某钢轧厂步进式加热炉是生产主要的耗 性控制方法。由于引入专家的逻辑思维方式，使得 能设备，加热炉控制的主要任务就是保证炉内具有 模糊控制器具有一定的自适应控制能力，因而特别 良好的加热条件，以满足钢坯的轧制要求；同时，最 适用于难于用精确数学模型描述的系统，并且有很 大程度地降低燃料消耗，提高经济效益。然而，由 强的鲁棒性和稳定性。 于炉内钢坯温度分布的不可检测性、加热炉的大热 2 工艺简介 容量和多扰动、时变非线性等特征，构成了一类典 型的复杂工业大系统 ；另一方面，现代大型轧机 的 本系统的基本功能为：上位机部分可方便、直 高速化、自动化、高精度和多品种对加热炉的操作 观、实时地监控炉温，有报警功能，可方便、自由地 和控制提出了更高的要求，这些使加热炉热工过程 设定各时间段的温度，对不正常的工作情况有记忆 的传统控制难以达到满意的效果。 功能；下位机部分通过控制固态继电器的导通时间 随着计算机技术的迅速发展和现代控制理论 来实现整个温控过程。温度控制部分，系统采用 的不断完善，利用计算机进行加热炉温度控制己进 PID算法，通过控制固态继 电器的导通时间来控制 入实用阶段，工业过程的自动控制正 日益普及。通 温度，使温度随图1所示曲线按一定规律变化。 过计算机优化组织生产和重要的生产过程参数，可 以取得明显的经济效益和节能效果。为此，建立能 够揭示炉子结构参数、操作参数、热工过程参数和 生产指标之间相互联系的数学模型¨】，实现以数学 模型为手段、以直接数字控制为基础的计算机优化 控制。 模糊控制是近十几年来迅速发展的一项技术， 与神经网络及专家控制并称为智能控制。由于其 图1 加热炉温度变化图 简单实用，目前已成功应用于各种控制系统中。模 3 系统硬件构成 炉温控制系统核心硬件采用可编程控制器 收稿 日期：2008一10—02 (PLC)。加热炉共分为预热区、加热区、均热区三 作者简介：张文源(1973一