焦?fàn)t壓力控制的研究

1、.：.；焦?fàn)t壓力控制的研討摘要在煉焦消費(fèi)過程中，焦?fàn)t集氣管壓力是煉焦消費(fèi)中的重要參數(shù)，它的穩(wěn)定性直接影響著焦?fàn)t的運(yùn)用壽命和焦碳的消費(fèi)。因此，如何控制集氣管壓力在給定值范圍內(nèi)是焦化消費(fèi)中的重要問題，也是處理焦?fàn)t對環(huán)境產(chǎn)生污染的有效方法之一。隨著科學(xué)的開展和提高，焦化行業(yè)向大規(guī)模開展，更多地采用多座焦?fàn)t并聯(lián)的系統(tǒng)。由于管線相通，存在很強(qiáng)的耦合干擾，給集氣管壓力控制帶來很多難題。本文在分析了雙焦?fàn)t共用一套鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)的消費(fèi)工藝特點(diǎn)后，提出了基于模糊傳感器技術(shù)和雙閉環(huán)層反響控制方案。內(nèi)環(huán)采用PID算法，PID控制器根據(jù)實(shí)測壓力值和給定值的偏向，控制各自的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成第一層反響控制。外環(huán)采用模糊控制技

2、術(shù)，集氣管壓力形狀模糊傳感器在丈量背景知識(shí)下，給出當(dāng)前兩個(gè)集氣管壓力形狀的言語描畫。模糊控制器根據(jù)該言語值動(dòng)態(tài)修正總管給定值，經(jīng)過總管吸力的調(diào)理，完成第層反響控制，實(shí)現(xiàn)集氣管和總管的雙閉環(huán)控制。本文在焦?fàn)t集氣管壓力控制上的主要研討成果如下:基于內(nèi)環(huán)和外環(huán)反響設(shè)計(jì)了集氣管壓力控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)采用優(yōu)化PID控制，外環(huán)采用模糊控制技術(shù)；采用模糊傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)總管給定值的動(dòng)態(tài)修正，處理了焦?fàn)t產(chǎn)氣缺乏時(shí)和過足時(shí)的控制難題；根據(jù)蝶閥開度動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，采用調(diào)理總管吸力為監(jiān)視級控制，降低了個(gè)集氣管的耦合干擾。關(guān)鍵詞：集氣管壓力 模糊控制傳感器 多變量解耦 PLCStudy of Gas Collector

3、Control SystemABSTARCTIn coking process ,the stable pressure of gas collector is an important industrial parameter. Its stability directly influences the life of coke ovens and coke production.Therefore,how to contol the pressure of gas collector within a scope is very important in the coking proces

4、s ,and is also valid to solve the environment problem 。Along with the science and techonlogy development,many coke ovens in parallel system are adoped gradually because of coke industry developing on a large scale,and the contol of gas pressure have a lot of difficulties as the gas pipes are connece

5、ted together.that text analyse the technology feature of a air-blast system which links to two coke ovens ,and put forward a control scheme based on the technology of fuzzy sensor and the two-storey feedback with two closed loop.The inside circle use the PID algorithm ,the PID controllers accomplish

6、 the first feedback ，controlling the action mechanism according to the deviate between the true pressure and the given pressure. The outside use the fuzzy-control technology. The state fuzzy sensor of gas collector give a description of the state of the gas collector,according to the knowledge of me

7、asure background.Fuzzy controllers modify the given value of the head pipe according to the language value,and the suction of the head pipe is modified ,which accomplishes the second feedback,and accomplishes the control with two closed loop between the gas collector and the head pipe. The achieveme

8、nts in scientific research of that text on the control system of the gas collector:The control system of the gas collector based on the design of the feedback in the inside circle and the outside circle is accomplished.The fuzzy sensor technology is used to accomplish the the dynamic modification,an

9、d solve the contol problem which appears when the gas is not enough and when the gas is surplus.The plan of modifying the suction of the head pipe is used, according to the characteristics of the dynamic modification of the flygate aperture,and reduce the disturb between the two gas collector.Keywor

10、ds:gas collector pressure fuzzy control sensor multivariable decoupling PLC目錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 第一章 緒論 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 課題背景 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 焦化工藝流程簡介 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 集氣管壓力控制存在的問題 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 荒煤氣對環(huán)境產(chǎn)生的污染及防護(hù) PAGERE

11、F _Toc h HYPERLINK l _Toc . 工業(yè)控制實(shí)際綜述 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 經(jīng)典控制實(shí)際 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 現(xiàn)代控制實(shí)際 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 智能控制實(shí)際 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 集氣管壓力控制方面的國內(nèi)外現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本工程研討的任務(wù)重點(diǎn) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本章小節(jié) PAGERE

12、F _Toc h HYPERLINK l _Toc 第二章 集氣管壓力控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .引言 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力控制原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力與鼓風(fēng)機(jī)吸力的關(guān)系 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力控制戰(zhàn)略的研討 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力控制系統(tǒng)的邏輯構(gòu)造 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .

13、PLC的構(gòu)造和任務(wù)原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC的根本構(gòu)造 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC的任務(wù)原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC的編程言語 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC控制系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc h HYPE

14、RLINK l _Toc . PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC機(jī)型選擇 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . I/O模塊及點(diǎn)數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 存儲(chǔ)容量的選擇 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 特殊功能模塊的選擇 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 集氣管壓力控制系統(tǒng)的硬件配置 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGE

15、REF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC程序設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . PLC程序設(shè)計(jì)方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本章小節(jié) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第三章 集氣管壓力形狀模糊傳感器的研討 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .引言 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊實(shí)際綜述 PAGEREF

16、 _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊集合的定義和表達(dá)方式 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊邏輯與推理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力形狀模糊傳感器的研討與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊傳感器的根本構(gòu)造和功能 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊傳感器概念生成的根本原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 集氣管壓力形狀模糊傳感器的言語描畫方法 PAGEREF _Toc h HYPE

17、RLINK l _Toc . 集氣管壓力形狀的丈量和言語輸出 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .集氣管壓力形狀對環(huán)境的順應(yīng)性 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 模糊傳感器在焦?fàn)t集氣管壓力控制上的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本章小節(jié) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第四章 系統(tǒng)的內(nèi)、外環(huán)控制系統(tǒng)的研討與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)的研討與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _

18、Toc . PID算法的簡單原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 內(nèi)環(huán)數(shù)字PID算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 積分飽和問題的處理方法 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .參數(shù)整定 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 外環(huán)控制系統(tǒng)的研討與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .模糊控制的根本原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 外環(huán)監(jiān)視控制戰(zhàn)略的研討 PAGEREF _Toc

19、h HYPERLINK l _Toc . 本章小節(jié) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第五章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 全文總結(jié) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 主要研討成果和創(chuàng)新性 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 主要缺乏與今后研討任務(wù)展望 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 致謝 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc h 第一章 緒論. 課題背景中

20、國是全世界最大的焦炭消費(fèi)國，每年估計(jì)有億噸左右的優(yōu)質(zhì)煤用于消費(fèi)焦炭。煤在煉焦時(shí)約%變成焦炭供冶金運(yùn)用，另外%生成各種其它化學(xué)產(chǎn)品和煤氣。因此，煉焦化工對我國煤炭資源的綜合利用有著極其重要的作用。煉焦工業(yè)消費(fèi)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是提高焦炭質(zhì)量和產(chǎn)量、延伸焦?fàn)t的運(yùn)用壽命、維持焦?fàn)t的正常消費(fèi)。集氣管壓力的穩(wěn)定是焦?fàn)t正常消費(fèi)的前提，集氣管壓力的穩(wěn)定直接影響到焦炭和煤氣的質(zhì)量、焦?fàn)t的運(yùn)用壽命和消費(fèi)環(huán)境。集氣管壓力過低，焦?fàn)t吸入空氣導(dǎo)致焦炭熄滅，影響爐體運(yùn)用壽命，降低煤氣質(zhì)量。集氣管壓力過高，導(dǎo)致焦?fàn)t冒煙，既污染環(huán)境又浪費(fèi)大量能源。因此，集氣管壓力的穩(wěn)定對焦?fàn)t消費(fèi)有著非常重要的意義。雖然我國煉焦配備和工藝程度有一

21、定的提高，環(huán)境維護(hù)設(shè)備也有一定的改善。但從整體上看，所采用的工藝方法和設(shè)備控制手段與國際先進(jìn)程度相比仍比較落后。其產(chǎn)質(zhì)量量及能源耗費(fèi)和興隆國家相比都存在很大差距，尤其是對環(huán)境的污染曾經(jīng)引起國家有關(guān)部門的高度注重。. 焦化工藝流程簡介焦炭的消費(fèi)過程稱為煉焦，將配好的原料煤在焦?fàn)t內(nèi)進(jìn)展高溫干餾。所謂干餾是:在密閉的焦?fàn)t內(nèi)，將煤隔絕空氣高溫加熱放出水分和吸附氣體，分解產(chǎn)生煤氣和焦油，剩下的是焦炭。這種煤熱解過程通常稱為煤的干餾。煤成焦后，由推焦機(jī)推出 。普通焦化廠普遍采用一套鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)帶兩座焦?fàn)t的任務(wù)方式，見圖-所示：在煉焦消費(fèi)過程中，焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣，首先進(jìn)入集氣管。-左右的荒煤氣在初冷處經(jīng)循環(huán)

22、氨水的噴灑，冷卻到左右，再由總管風(fēng)機(jī)吸入凈化處置系統(tǒng)，可得到各種化學(xué)產(chǎn)品及煤氣。焦化消費(fèi)過程中，主要包括熄滅控制操作和推焦/加煤操作:一、熄滅控制操作:按照消費(fèi)方案和配煤車間的煤成份分析數(shù)據(jù)決議煤的結(jié)焦時(shí)間，以保證消費(fèi)的焦炭質(zhì)量。二、推焦/加煤操作:根據(jù)消費(fèi)方案和配煤成分確定的焦化時(shí)間，制定推焦/圖l- 雙焦?fàn)t一套鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)的消費(fèi)工藝流程圖加煤操作方案。推焦/加煤操作需求翻開爐門，會(huì)對集氣管產(chǎn)生較大的干擾。裝煤車將煤料裝入炭化室中，熄滅室中煤氣熄滅產(chǎn)生熱量，經(jīng)過爐墻傳給炭化室中的煤料，使煤料結(jié)焦，最終成為焦炭。最后由推焦車將焦炭推出。. 集氣管壓力控制存在的問題.集氣管壓力調(diào)理的簡單原理設(shè)#

23、集氣管壓力為P，#集氣管壓力為P，總管吸力的壓力為P(參見圖l-)。兩個(gè)集氣管蝶閥的動(dòng)作直接影響到集氣管壓力P和P，改動(dòng)蝶閥開度可使兩個(gè)集氣管壓力穩(wěn)定在給定值的范圍之內(nèi)。蝶閥開度增大，集氣管壓力下降。蝶閥開度減小，集氣管壓力上升。總管吸力的變化也會(huì)引起，#集氣管壓力P和#集氣管壓力P的變化。假設(shè)鼓風(fēng)機(jī)前的蝶閥開度增大，吸力P增大，集氣管壓力P、P下降。反之，吸力P下降，P、P上升。從氣體流量的概念來了解，蝶閥開度大，意味著氣流量大，使集氣管壓力下降。.存在的問題根據(jù)焦化消費(fèi)工藝原理，要求集氣管壓力維持在(PaPa)的范圍內(nèi)，才干保證焦?fàn)t底部不出現(xiàn)負(fù)壓、焦?fàn)t不出現(xiàn)冒煙、污染環(huán)境等景象。但在控制上

24、存在以下幾個(gè)難點(diǎn):對于一個(gè)鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)帶兩座焦?fàn)t的工藝，由于煤氣保送管線采用并聯(lián)方式，且間隔 不等。風(fēng)機(jī)對兩個(gè)集氣管的影響不同，常見的問題是兩個(gè)蝶閥脫離正常位置(最正確位置是%)；由于管道相通，兩個(gè)集氣管之間存在嚴(yán)重的耦合干擾。常出現(xiàn)一個(gè)壓力偏高，一個(gè)壓力偏低；單一調(diào)理集氣管蝶閥，無法使集氣管壓力順應(yīng)焦?fàn)t產(chǎn)氣量的；焦?fàn)t煉焦的消費(fèi)工藝與普通的化工消費(fèi)不同，在延續(xù)消費(fèi)伴隨著有規(guī)律的加煤、推焦的過程。在加煤推焦過程中，由于要爐的封鎖門，必然會(huì)對集氣管壓力產(chǎn)生很大的干擾。因此，集氣是一個(gè)具有非線性、多耦合、強(qiáng)擾動(dòng)的多變量時(shí)變系統(tǒng)。. 荒煤氣對環(huán)境產(chǎn)生的污染及防護(hù)荒煤氣是指未經(jīng)過濾的煤氣(主要成分是一氧

25、化炭、氮氧化合物)。焦?fàn)t在加煤和推焦時(shí)會(huì)產(chǎn)生對人體有害的荒煤氣，煤在低于攝氏度熄滅時(shí)還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)致癌物質(zhì)苯丙芘。 文獻(xiàn)，引見了國內(nèi)外焦?fàn)t污染物的排放情況，并列舉了大據(jù)加以闡明。近年來我國也非常注重焦?fàn)t的污染排放量，制定了工業(yè)污染的排放規(guī)范。為了減少焦?fàn)t的污染，工藝操作上應(yīng)該留意以下幾點(diǎn):加強(qiáng)集氣管壓力的穩(wěn)定控制，從而減少荒煤氣的外逸；減少工況過程中人與外逸有害氣體的接觸；加強(qiáng)焦?fàn)t密閉、負(fù)壓操作，裝煤、推焦、熄焦、均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。. 工業(yè)控制實(shí)際綜述工業(yè)控制技術(shù)是一種運(yùn)用控制實(shí)際、儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)，對工業(yè)消費(fèi)過程實(shí)現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化的綜合性技術(shù)。在企業(yè)消費(fèi)過程中有著舉足輕重的位置。工業(yè)控制實(shí)際的

26、開展與工業(yè)實(shí)踐運(yùn)用是不可分的，世紀(jì)的控制實(shí)際閱歷了幾個(gè)重要的開展時(shí)期:首先是世紀(jì)初的Lyapunov穩(wěn)定實(shí)際和PID控制器；而后，年代的反響放大器；年代的Nyquist與Bode圖；年代Weiner控制論；年代美國學(xué)者Bellman的動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)際和蘇聯(lián)學(xué)者龐特里雅金的最大值原理；年代Kalman濾波器；年代的自順應(yīng)控制；年代的魯棒控制；年代的智能控制實(shí)際。文獻(xiàn)引見了現(xiàn)代控制技術(shù)的根本實(shí)際，深化討論當(dāng)前運(yùn)用最廣泛的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及基于知識(shí)的專家控制等智能控制技術(shù)。并指出了世紀(jì)現(xiàn)代控制技術(shù)的開展趨勢。. 經(jīng)典控制實(shí)際經(jīng)典控制實(shí)際是建立在系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型上，而數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確程度對控制系統(tǒng)性能的

27、影響很大，往往由于對象參數(shù)發(fā)生變化，使數(shù)學(xué)模型不能準(zhǔn)確地反映對象特性，從而無法到達(dá)期望的控制程度。、PID控制PID控制是經(jīng)典控制技術(shù)中運(yùn)用最廣泛、技術(shù)最成熟的控制方式。它是根據(jù)輸入的偏向值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)展運(yùn)算得到控制輸出。傳統(tǒng)的PID控制運(yùn)用于復(fù)雜的實(shí)踐系統(tǒng)時(shí)存在一定的局限性，許多專家將傳統(tǒng)PID交融了先進(jìn)智能控制思想，文獻(xiàn)引見幾種常見的智能PID控制器的構(gòu)成方式，包括模糊PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID、專家PID控制及基于遺傳算法的PID控制等，并分析了各自的特點(diǎn)。、DDC直接數(shù)字控制直接數(shù)字控制技術(shù)是基于離散實(shí)際，被控對象可以用離散模型來描畫。離散實(shí)際的根底是Z變換。直接數(shù)字控

28、制是從被控對象的實(shí)踐特性出發(fā)，根據(jù)采樣系統(tǒng)實(shí)際來設(shè)計(jì)數(shù)字控制器。IBM公司的達(dá)林在年提出了一種針對工業(yè)消費(fèi)過程中含純滯后的控制算法(稱為達(dá)林算法)。文獻(xiàn)經(jīng)過實(shí)際推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證，進(jìn)一步闡明達(dá)林算法的動(dòng)態(tài)控制性能。文獻(xiàn)給出了實(shí)現(xiàn)達(dá)林算法的計(jì)算機(jī)程序。. 現(xiàn)代控制實(shí)際現(xiàn)代控制實(shí)際與經(jīng)典控制實(shí)際相比，它更適用于工業(yè)過程的復(fù)雜性、非線性和不確定性。因此遭到工程界越來越多的注重并得到廣泛的運(yùn)用。由于基于定量數(shù)學(xué)模型的控制方法己不能滿足高性能控制的要求，因此，現(xiàn)代控制技術(shù)得到了快速開展。、系統(tǒng)辨識(shí)所謂系統(tǒng)辨識(shí)就是經(jīng)過觀測一個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系來確定其數(shù)學(xué)模型的方法。系統(tǒng)辨識(shí)領(lǐng)域有個(gè)熱點(diǎn)研討方向:魯棒辨識(shí)(

29、基于魯棒控制的數(shù)學(xué)模型)，系統(tǒng)辨識(shí)(基于特殊信號驅(qū)動(dòng))和非線性系統(tǒng)辨識(shí)(基于智能信息處置)。、最優(yōu)控制最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制技術(shù)中一個(gè)重要的組成部分。最優(yōu)控制問題是在己知系統(tǒng)的形狀方程、初始條件以及某些約束條件下，尋求一個(gè)最優(yōu)控制向量，使系統(tǒng)的形狀或輸出在控制向量滿足某種最正確準(zhǔn)那么或使某一目的泛函到達(dá)最優(yōu)值。處理最優(yōu)控制方法有:變分法、龐特里亞金的極大值原理和貝爾曼的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法等。、自順應(yīng)控制自順應(yīng)控制系統(tǒng)是控制器的參數(shù)要順應(yīng)環(huán)的變化而自動(dòng)變化，使得整個(gè)系統(tǒng)依然滿足最優(yōu)準(zhǔn)那么。有兩類自制:模型參考自順應(yīng)控制和自校正自順應(yīng)控制。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的使自順應(yīng)控制得到了廣泛的運(yùn)用。. 智能控制實(shí)際年，L

30、eondes和Mendel教授初次運(yùn)用“Intelligent Control一詞。并給出了定義:假設(shè)對于一個(gè)問題的鼓勵(lì)輸入，系統(tǒng)具備一定的智能行為，它可以產(chǎn)生適宜的輸出，這樣的系統(tǒng)便稱為智能控制系統(tǒng)。智能控制實(shí)際不同于經(jīng)典控制實(shí)際和現(xiàn)代控制實(shí)際，它研討的主要目的不僅僅是被控對象，而且也包含控制器本身。文獻(xiàn)對智能控制產(chǎn)生、開展給出了全面的回想，并指出智能控制是一個(gè)復(fù)雜的概念，包含學(xué)科層次、技術(shù)層次、目的層次、系統(tǒng)層次。、模糊控制技術(shù)模糊控制是一種非線性控制，它不需求準(zhǔn)確的控制對象模型。模糊控制在一定程度上模擬了人的控制，因此它是一種智能控制的方法。模糊控制是基于規(guī)那么的控制，這些規(guī)那么通常是現(xiàn)

31、場操作人員的控制閱歷或相關(guān)專家的知識(shí)積累而組成。由于模糊控制的機(jī)理和戰(zhàn)略易于接受與了解，所以模糊控制既可用于簡單的控制對象，也可用于復(fù)雜的控制過程。、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種不依賴于模型的控制方法，它比較適用于那些具有不確定性或高度非線性的控制對象。人工神經(jīng)網(wǎng)是模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng)，由大量的神經(jīng)元組成。它利用神經(jīng)元之間的結(jié)合與權(quán)值的分布來表示特定的信息。因此具有分布存儲(chǔ)信息的特點(diǎn)，是智能控制中一種流行的方式。美國物理學(xué)家J.J.Hopfield在和年發(fā)表了兩篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的文章并提出了一種反響互連網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)后來稱為Hopfield網(wǎng)。年D.E.Rumelhart.和J.L.Mecle

32、lland等人提出了多層前饋網(wǎng)的反向傳播算法，簡稱BP網(wǎng)絡(luò)或BP算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有:順應(yīng)性、魯棒性、智能性。能較好的處置復(fù)雜工業(yè)消費(fèi)過程的控制問題。但人們對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的很多實(shí)際問題尚未處理，真正的在線運(yùn)用有待進(jìn)一步開展。、遺傳算法遺傳算法是一種新開展起來的優(yōu)化算法，遺傳算法的概念最早是由Bagley J.D在年提出的，年Michigan大學(xué)的J.H.Holland教授開場了遺傳算法的實(shí)際和方法的系統(tǒng)性研討，并給出了大量的數(shù)學(xué)證明。年，David E.Goldberg教授出版了“Genetic Algorichms一書，是對遺傳算法的全面總結(jié)。、專家控制瑞典學(xué)者K.J.Astor

33、m年首先把專家系統(tǒng)引入控制領(lǐng)域，年提出了專家控制的概念。專家控制是基于知識(shí)的智能控制，是表達(dá)知識(shí)決策的推理機(jī)構(gòu)和控制領(lǐng)域的知識(shí)庫構(gòu)成的主體框架。經(jīng)過對控制領(lǐng)域知識(shí)的獲取與組織，按某種戰(zhàn)略及時(shí)地選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)那么進(jìn)展推理輸出，進(jìn)而對過程對象實(shí)施控制。、學(xué)習(xí)控制年，著名學(xué)者K.Full詳細(xì)的論述了學(xué)習(xí)控制的意義:學(xué)習(xí)控制的義務(wù)是在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中估計(jì)未知信息，并基于這種估計(jì)的信息確定最優(yōu)控制，逐漸改良系統(tǒng)性能。年，L.Walter和J.A.Farrel教授給出學(xué)習(xí)控制的定義:一個(gè)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)是具有這樣才干的系統(tǒng)，它能經(jīng)過與控制對象和環(huán)境的閉環(huán)交互作用，根據(jù)過去獲得的信息，逐漸改良系統(tǒng)本身的未來特性。自從美

34、國學(xué)者Wiener于世紀(jì)年代創(chuàng)建控制論以來，控制科學(xué)己經(jīng)閱歷了經(jīng)典控制實(shí)際、現(xiàn)代控制實(shí)際和智能控制實(shí)際三個(gè)階段。在處置復(fù)雜問題時(shí)，經(jīng)典控制實(shí)際無法面對系統(tǒng)的復(fù)雜性、不確定性和突變性。越來越多的控制專家把經(jīng)典控制實(shí)際與模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法等人工智能技術(shù)相結(jié)合，充分利用人的控制閱歷對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)展智能化控制，逐漸構(gòu)成了智能控制實(shí)際的完好體系。. 集氣管壓力控制方面的國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)自年代以來，對焦?fàn)t自動(dòng)控制引起注重，并采用開發(fā)和引進(jìn)兩種方法來提高焦?fàn)t控制的程度。如:寶鋼二期引進(jìn)美國凱撒公司的COHC技術(shù)，酒鋼引進(jìn)德國OTTO公司的ABC技術(shù)等。自行開發(fā)的有:鞍鋼與冶金部自動(dòng)化研討院協(xié)作研制勝利

35、的焦?fàn)t熄滅控制系統(tǒng)、中科院新疆物理所和上海焦化廠的焦?fàn)t計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、北京科技大學(xué)和鐵道科學(xué)研討院及北京焦化廠的焦?fàn)t模糊優(yōu)化控制系統(tǒng)等。經(jīng)過調(diào)研，在國內(nèi)具有一定特點(diǎn)的焦?fàn)t集氣管壓力控制技術(shù)主要有:中國礦業(yè)大學(xué)的譚得健等人，經(jīng)過分析影響集氣管壓力控制的多種要素，提出一種基于模糊控制和變頻技術(shù)的多級控制算法，并在充州礦區(qū)焦化廠投入實(shí)踐運(yùn)用。湖南株洲工學(xué)院的王欣等人，針對焦?fàn)t集氣管壓力多變量非線性系統(tǒng)，提出一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能協(xié)調(diào)控制方案。運(yùn)用遺傳算法對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和參數(shù)進(jìn)展優(yōu)化，并采用PLC的邏輯梯形圖言語編程實(shí)現(xiàn)智能協(xié)調(diào)運(yùn)算。設(shè)計(jì)了，并在湘潭鋼鐵集團(tuán)焦化廠投人運(yùn)轉(zhuǎn)。中南大學(xué)的秦斌等人提

36、出了一種基于PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多變量解禍控制方案，RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對多變量對象進(jìn)展解耦，PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制過程的動(dòng)態(tài)特性。西林鋼鐵公司焦化廠原有集氣管壓力調(diào)理系統(tǒng)為人工手動(dòng)調(diào)理，現(xiàn)采用德國西門子公司的S-系列可編程序控制器(PLC)，實(shí)現(xiàn)兩套集氣管壓力及變頻器對鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制，最終實(shí)現(xiàn)集氣管總管壓力的控制。西安石油大學(xué)的張乃祿等人采用組態(tài)王和新一代邏輯控制軟件KingACT實(shí)現(xiàn)了針對焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制，為非線性、多時(shí)變、多耦合的復(fù)雜系統(tǒng)提出了一種新的方法。該方法在山西靜樂焦化廠得到了運(yùn)用。太原亞樂士新技術(shù)開發(fā)的焦?fàn)t集氣管壓力與鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速結(jié)合調(diào)理控制系統(tǒng)(簡

37、稱PACS系統(tǒng))，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)實(shí)際，結(jié)合調(diào)理集氣管壓力與鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)如今正常消費(fèi)情況下集氣管壓力的平衡。系統(tǒng)在山焦集團(tuán)、陽光集團(tuán)等幾組焦?fàn)t上投入運(yùn)轉(zhuǎn)。凌鋼集團(tuán)第一焦化廠的改造工程，經(jīng)過控制集氣管蝶閥與鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了“解耦。改造運(yùn)轉(zhuǎn)以來，防止了集氣管壓力拉鋸式振蕩。國外方面，美國、法國、荷蘭、德國和日本等國家都實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t自動(dòng)控制。隨著對環(huán)境污染的注重，年代起，國外很多米以下的焦?fàn)t根本關(guān)停。只需米以上的焦?fàn)t在運(yùn)用，而且都采用現(xiàn)代自動(dòng)化的焦?fàn)t工藝。例如：德國史威爾根新焦化廠采用炭化室調(diào)壓技術(shù)，明顯減小對焦?fàn)t密封系統(tǒng)的壓力；日本室蘭焦化廠采用焦?fàn)t煙道氣對煤料調(diào)濕的流化床CMC安裝，美國弗吉尼亞萬

38、森特太陽煉焦廠的Jewell-Thompson焦?fàn)t、澳大利亞伊拉瓦拉ThysenKrupp Eneok焦?fàn)t和烏克蘭阿夫迭也焦化廠采用SCOPE(世紀(jì)焦?fàn)t技術(shù))技術(shù)等。綜上，目前焦?fàn)t集氣管壓力控制的主要方法有：變頻控制：結(jié)合風(fēng)機(jī)的變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)總管和集氣管的閉環(huán)控制，控制效果比較好，但要求風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制，改造難度及經(jīng)費(fèi)比較大；PLC邏輯控制器：利用PLC邏輯控制器和控制算法(PID)，這種方法簡單適用，但控制算法調(diào)理難度大，適用于通用場所；模糊控制：根據(jù)詳細(xì)的控制對象，設(shè)計(jì)模糊控制器，能更好的順應(yīng)詳細(xì)的情況；模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：近幾年，隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的開展，很多任務(wù)者把該技術(shù)引進(jìn)到集氣管壓力控制中

39、。該方法設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，但對詳細(xì)的、復(fù)雜環(huán)境能得到比較好的控制結(jié)果；組態(tài)軟件：運(yùn)用工業(yè)控制組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)簡單，功能齊全，界面好。但對待詳細(xì)問題時(shí)，控制算法的調(diào)整不是非常靈敏；控制儀表：運(yùn)用型控制儀表和執(zhí)行器，儀表的控制戰(zhàn)略采用PID算法。這種方法簡單，很多焦化廠依然在采用，控制效果不理想；目前我國的焦化廠普遍采用集氣管和總管單閉環(huán)；風(fēng)機(jī)恒速；靠蝶閥阻撓煤氣的流量來改動(dòng)集氣管壓力。單環(huán)內(nèi)的控制算法各不一樣，如采用：PID控制、模糊控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等等。. 本工程研討的任務(wù)重點(diǎn)經(jīng)過分析雙焦?fàn)t一套鼓冷系統(tǒng)下的集氣管壓力不穩(wěn)定要素，采用適宜的控制戰(zhàn)略，使集氣管壓力穩(wěn)定在給定值的范圍之內(nèi)，從而改善焦

40、爐對環(huán)境的污染。主要研討的內(nèi)容是：、控制戰(zhàn)略的研討在焦化消費(fèi)中的集氣管壓力調(diào)理是一個(gè)難題，特別是對于雙焦?fàn)t共用一套鼓風(fēng)冷卻系統(tǒng)，緣由是耦合干擾大、調(diào)理滯后、非線性和吸力不平衡等。經(jīng)過大量的現(xiàn)場分析、實(shí)驗(yàn)研討、同儀表操作人員的討論、結(jié)合專家控制的知識(shí)，得到一些控制閱歷。他們綜合思索各種要素，參考國內(nèi)外文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了基于模糊傳感器技術(shù)的雙閉環(huán)集氣管壓力控制系統(tǒng)。內(nèi)環(huán)采用優(yōu)化的PID技術(shù)，外環(huán)采用模糊控制技術(shù)。、集氣管壓力形狀模糊傳感器的研討根據(jù)模糊邏輯的根本原理和焦?fàn)t集氣管任務(wù)形狀的特點(diǎn)，作者對集氣管壓力形狀模糊傳感器進(jìn)展了比較深化的研討。在集氣管壓力形狀的模糊傳感器中，蝶閥形狀起到非常重要的作用，

41、它反映了焦?fàn)t產(chǎn)氣形狀。作者把蝶閥開度作為丈量背景，對數(shù)值丈量結(jié)果進(jìn)展了順應(yīng)性處置。處理了吸力不平衡呵斥的閥位偏移和耦合干擾等問題。、控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)由西門子S-系列PLC構(gòu)成，處理了兩座焦?fàn)t的集氣管之間、集氣管與風(fēng)機(jī)吸力之間的壓力耦合問題。. 本章小節(jié)本章首先引見了課題的背景，并對各種工業(yè)控制實(shí)際作了綜述。接下來引見了集氣管壓力控制方面的國內(nèi)外現(xiàn)狀，最后對本工程研討的任務(wù)重點(diǎn)作了簡明扼要的概括。第二章 集氣管壓力控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì).引言集氣管的作用是聚集各焦?fàn)t導(dǎo)出的荒煤氣，集氣管壓力那么是焦化工藝的重要參數(shù)之一。假設(shè)壓力過低會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t負(fù)壓，呵斥焦炭接觸空氣而熄滅，影響焦?fàn)t壽命。假設(shè)

42、壓力過高，會(huì)導(dǎo)致上升管煤氣放散，呵斥環(huán)境污染及能源浪費(fèi)。因此集氣管壓力的穩(wěn)定是焦?fàn)t消費(fèi)中的重要技術(shù)目的。文獻(xiàn)采用了自順應(yīng)模糊控制算法控制集氣管壓力，在線調(diào)理控制參數(shù)。文獻(xiàn)針對回爐煤氣壓力的特點(diǎn)及焦?fàn)t加熱系統(tǒng)的工藝要求，利用專家PID控制方法控制回爐煤氣主管壓力，使其穩(wěn)定在給定壓力上。文獻(xiàn)對典型非線性的集氣管壓力系統(tǒng)，提出一種智能協(xié)調(diào)算法，并采用DCS的邏輯梯形圖言語編程完成智能協(xié)調(diào)運(yùn)算。文獻(xiàn)針對焦?fàn)t集氣管壓力的強(qiáng)耦合、多變量、參數(shù)時(shí)變的特點(diǎn)，在進(jìn)展系統(tǒng)特性分析的根底上，提出了一種自尋優(yōu)模糊控制器。文獻(xiàn)采用西門子可編程控制器實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t集氣管壓力自動(dòng)控制。綜上文獻(xiàn)，在集氣管壓力控制中都采用單閉環(huán)控制

43、，單環(huán)內(nèi)采用各種不同的控制算法。因此普遍存在個(gè)問題：集氣管壓力無法順應(yīng)焦產(chǎn)氣形狀，個(gè)集氣管蝶閥經(jīng)常偏離正常位置。本文經(jīng)過對集氣管壓力變化的研討和參考各種關(guān)于集氣管壓力控制方面的文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了。經(jīng)過年多的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)，證明系統(tǒng)的有效性、可行性和合理性，根本處理了以上個(gè)常見問題。本章主要引見控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。.集氣管壓力控制原理焦化消費(fèi)工藝流程見圖-所示，#焦?fàn)t和#焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣在其蝶閥的作用下被總管風(fēng)機(jī)吸入冷卻塔。由于#、#焦?fàn)t和風(fēng)機(jī)的間隔 不等，所以風(fēng)機(jī)對l#、#集氣管的吸力就不一樣。經(jīng)過調(diào)理#和#蝶閥，可以使#集氣管和#集氣管壓力穩(wěn)定在給定值的范圍之內(nèi)。圖- 雙焦?fàn)t消費(fèi)工藝流程表示圖影響集氣管壓

44、力變化的要素很多且都是動(dòng)態(tài)的。因此集氣管壓力本質(zhì)上是一個(gè)非線性的、具有較強(qiáng)禍合特性的時(shí)變參數(shù)，用數(shù)學(xué)模型很難描畫其過程。.集氣管壓力與鼓風(fēng)機(jī)吸力的關(guān)系在雙焦?fàn)t消費(fèi)工藝下，兩座焦?fàn)t產(chǎn)生的煤氣首先進(jìn)入各自的集氣管，經(jīng)集氣管上的控制蝶閥匯入煤氣總管，再由鼓風(fēng)機(jī)將座焦?fàn)t的煤氣吸出。#和#焦?fàn)t的集氣管管線并聯(lián)，同時(shí)又與鼓風(fēng)機(jī)串聯(lián)，相互間存在著嚴(yán)重的耦合關(guān)系，其中存在負(fù)耦合和正耦合。文獻(xiàn)詳細(xì)分析了雙焦?fàn)t工藝下，兩個(gè)集氣管壓力和風(fēng)機(jī)吸力的耦合關(guān)系，可以描畫為:、正耦合#和#集氣管是一條總管上的兩條并聯(lián)支路，是典型的雙變量正耦合系統(tǒng)。其中P、P分別為#和#集氣管壓力，控制量V、V分別控制#和#集氣管蝶閥的開度

45、，Q為總管流量，Q、Q分別是#、#集氣管通道的煤氣流量，他們之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：Q=Q+QQ=V+ VQ=V+ V 式-其中：是#集氣管通道的系數(shù)；是#集氣管對#集氣管通道的影響系數(shù)；是#集氣管對#集氣管通道的影響系數(shù)；是#集氣管通道的系數(shù)。當(dāng)V恒定(#集氣管蝶閥固定)、總管吸力Q恒定。假設(shè)#焦?fàn)t翻開爐門加煤瞬間，P下降，V關(guān)小，Q流量減少，Q流量那么增大，導(dǎo)致#集氣管壓力P下降。而#焦?fàn)t加煤終了關(guān)門瞬間，P忽然上升，V加大，Q流量添加，Q流量那么減小，導(dǎo)致#集氣管壓力P升高。、負(fù)耦合#和#集氣管與鼓風(fēng)機(jī)為串聯(lián)關(guān)系，任何焦?fàn)t煤氣量的變化，都會(huì)引起該焦?fàn)t集氣管壓力的變化。例如：某時(shí)辰煤氣產(chǎn)量高，

46、Q變化將引起鼓風(fēng)機(jī)吸力變化，吸力變化又會(huì)引起各焦?fàn)t集氣管壓力的變化。吸力升高，導(dǎo)致集氣管壓力下降。所以各焦?fàn)t集氣管壓力與鼓風(fēng)機(jī)的吸力之間屬于負(fù)耦合方式。#集氣管壓力P、#集氣管壓力P和總管吸力P互為條件互為促進(jìn)，一旦#焦?fàn)t的煤氣流量Q和#焦?fàn)t的煤氣流量Q發(fā)生變化，都會(huì)呵斥集氣管壓力的動(dòng)搖。.集氣管壓力控制戰(zhàn)略的研討集氣管壓力調(diào)理看似簡單的操作過程，但是用常規(guī)工業(yè)控制技術(shù)很難獲得好的效果。緣由是干擾大、調(diào)理滯后、非線性等。根據(jù)手動(dòng)操作閱歷，總結(jié)以下控制閱歷：個(gè)集氣管壓力直接反映各焦?fàn)t的煤氣產(chǎn)量，其蝶閥的開度直接影響煤氣的輸出量，假設(shè)壓力偏高，應(yīng)加大蝶閥的開度。假設(shè)壓力偏低，應(yīng)減小蝶閥的開度；調(diào)理

47、一個(gè)蝶閥其它的集氣管壓力也會(huì)變化，由于幾個(gè)管道是相通的，氣體是流動(dòng)的，一個(gè)蝶閥的動(dòng)作會(huì)影響其它管道的氣體流量；總管鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)維持一個(gè)較大的機(jī)前吸力-Pa左右。普通風(fēng)機(jī)前的調(diào)理蝶閥和個(gè)集氣管蝶閥的最正確開度為%；個(gè)集氣管壓力均超越給定值時(shí)，那么應(yīng)加大鼓風(fēng)機(jī)前的蝶閥開度，保證比較大的總管吸力。實(shí)際證明，經(jīng)過總管吸力控制個(gè)集氣管壓力，可以消除耦合干擾；個(gè)集氣管壓力均小于給定值，那么減小鼓風(fēng)機(jī)前的蝶閥開度；焦?fàn)t煤氣消費(fèi)中因人工操作如加煤、推焦、開、關(guān)氨水會(huì)引起的較大的壓力動(dòng)搖值，要求在短時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過控制相應(yīng)的蝶閥，使集氣管壓力回到正常值；集氣管壓力調(diào)理看似簡單，其實(shí)是一個(gè)復(fù)雜的操作過程。對于雙焦?fàn)t而

48、言，不能以單個(gè)集氣管為控制回路，應(yīng)該以集氣管壓力、總管吸力和集氣管蝶閥開度為雙控制回路?？刂扑惴ú荒軉我訮ID控制為主，應(yīng)該采用擬人操作的模糊控制和PID算法相結(jié)合。輸入?yún)?shù)不能只是集氣管壓力，還應(yīng)該思索集氣管的蝶閥開度。綜合思索以上要素，結(jié)合操作人員的閱歷和專家的知識(shí)，參閱文獻(xiàn)，他們設(shè)計(jì)了以圖-為控制方式的雙閉環(huán)層反響控制戰(zhàn)略：內(nèi)環(huán)控制采用改良的PID控制器，即個(gè)單回路控制#集氣管、#集氣管和總管。用戶根據(jù)工藝需求可以自在修正控制參數(shù)。外環(huán)控制采用基于蝶閥形狀為丈量背景的模糊傳感器技術(shù)。將#集氣管、#集氣管壓力形狀的模糊傳感器輸出，反響到總管給定值的修正回路中，自動(dòng)修正總管給定值。使總管吸力

49、順應(yīng)焦?fàn)t產(chǎn)氣形狀，實(shí)現(xiàn)第二層反響控制。外環(huán)控制處理了焦?fàn)t產(chǎn)氣缺乏和產(chǎn)氣過足時(shí)，集氣管蝶閥無法順應(yīng)其產(chǎn)氣形狀的難題，也處理了個(gè)集氣管的耦合干擾問題?？偣芪Φ膬?yōu)化控制是集氣管壓力穩(wěn)定的主要保證。在調(diào)理每個(gè)集氣管壓力時(shí)，不同的總管吸力均可保證集氣管壓力控制在給定值的范圍內(nèi)。這是由于各集氣管的蝶閥開度可以處于不同的位置。同樣的氣體流量，蝶閥開度大，所需求圖- 雙層反響控制的集氣管壓力控制表示圖的風(fēng)機(jī)吸力就小，蝶閥開度小，所需求的風(fēng)機(jī)吸力就大。因此，在保證集氣管壓力為正常范圍內(nèi)，優(yōu)化控制的條件是：集氣管蝶閥能否在最正確開度，最正確開度為%。將總管吸力作為監(jiān)視控制，實(shí)現(xiàn)個(gè)集氣管壓力的解耦控制。.集氣管壓

50、力控制系統(tǒng)的邏輯構(gòu)造集氣管壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的邏輯構(gòu)造見圖-所示：個(gè)單閉環(huán)回路：#集氣管、#集氣管和總管吸力，經(jīng)過壓力變送器得到的壓力值，送入PLC。PLC根據(jù)實(shí)踐壓力值和采用的控制算法，計(jì)算出合理的控制電流，送到執(zhí)行器和調(diào)理閥，控制管道的煤氣流量，到達(dá)調(diào)理壓力的目的。邏輯構(gòu)造能反映系統(tǒng)的控制流程。從邏輯構(gòu)造圖中，他們看出個(gè)內(nèi)環(huán)反響控制的流程。外環(huán)控制是在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的內(nèi)部經(jīng)過軟件構(gòu)成模糊控制器來實(shí)現(xiàn)的，模糊控制器的控制對象是總管給定值。模糊控制器根據(jù)集氣管壓力和蝶閥形狀，動(dòng)態(tài)修正總管給定值，完成外環(huán)控制。下一章他們要詳細(xì)引見。. PLC的構(gòu)造和任務(wù)原理. PLC的根本構(gòu)造PLC的組成與計(jì)算機(jī)

51、非常類似，主要由中央處置器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出I/O接口、電源等部分組成，如圖-所示。圖- PLC的根本組成簡圖 圖- 集氣管壓力控制系統(tǒng)的邏輯構(gòu)造圖中央處置器CPU：CPU是PLC的中心，控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接納與存儲(chǔ)；用掃描的方式經(jīng)過I/O部件接納現(xiàn)場的形狀或數(shù)據(jù)；診斷PLC內(nèi)部電路的任務(wù)缺點(diǎn)和編程中的語法錯(cuò)誤等；執(zhí)行用戶程序、完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳送和存儲(chǔ)等功能；根據(jù)數(shù)據(jù)處置的結(jié)果，刷新相關(guān)標(biāo)志位的形狀和輸出形狀存放器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能?，F(xiàn)代PLC常用的CPU有通用微處置器、單片微處置器存儲(chǔ)器：根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，PLC存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)

52、存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來存放系統(tǒng)程序，并固化在ROM中，用戶不能直接更改。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器程序區(qū)和功能存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)區(qū)兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來存放根據(jù)詳細(xì)的控制義務(wù)編寫的PLC程序，需求經(jīng)常調(diào)試、修正，存儲(chǔ)器類型普通為RAM有掉電維護(hù)、EPROM或EEPROM等。用戶功能存儲(chǔ)器那么普通用來存放用戶程序中運(yùn)用的形狀變量、數(shù)值數(shù)據(jù)等。輸入/輸出I/O接口：PLC經(jīng)過I/O接口與外界銜接，輸入接口接納和采集開關(guān)量輸入信號或模擬量輸入信號，如按鈕、行程開關(guān)、電位器、傳感器等；輸出接口銜接被控對象中的各種執(zhí)行元件，如電磁閥、指示燈、電機(jī)等。電源：小型PLC內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)式穩(wěn)壓電

53、源，普通可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供V直流電源。. PLC的任務(wù)原理PLC從硬件構(gòu)造上看與計(jì)算機(jī)組成類似，它也有中央處置器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出I/O接口、電源等。PLC有兩種操作方式：RUN方式與STOP方式。在RUN方式，經(jīng)過執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能；在STOP方式，CPU不執(zhí)行用戶程序，可用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，并將用戶程序下載到PLC中。PLC的任務(wù)過程可以概括地歸納為上電初始化，CPU自診斷過程，網(wǎng)絡(luò)通訊處置，用戶程序掃描，輸入/輸出信息處置等五個(gè)階段。圖-為PLC的任務(wù)過程表示圖。圖- PLC的任務(wù)過程上電初始化：PLC上電后進(jìn)展系統(tǒng)初始化，去除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)

54、位定時(shí)器等，對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法進(jìn)展檢查。CPU自診斷：PLC在每個(gè)掃描周期都要進(jìn)入CPU自診斷階段，以確保系統(tǒng)可靠進(jìn)展。自診斷程序定期檢查用戶程序存儲(chǔ)器、I/O單元的銜接、I/O總線能否正常，定期復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器等。網(wǎng)絡(luò)通訊處置：配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有此處置過程。在這個(gè)階段，進(jìn)展PLC之間以及PLC與計(jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備之間的信息交換。用戶程序掃描階段：PLC靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。PLC的CPU采用分時(shí)操作的原理，其任務(wù)方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描過程，掃描從第一條用戶程序開場，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號遞增的方式順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程

55、序，直到程序終了，即完成一個(gè)掃描周期，然后又從頭開場執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始地反復(fù)。輸入/輸出信息處置：PLC在正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下，每一個(gè)掃描周期都要進(jìn)展輸入、輸出信息處置。PLC在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映像區(qū)：一個(gè)為輸入映像區(qū)，另一個(gè)為輸出映像區(qū)。此過程以掃描的方式把外部輸入信號的形狀存入輸入映像區(qū)；將運(yùn)算后的結(jié)果存入輸出映像區(qū)，直至傳送到外部被控設(shè)備。. PLC的編程言語PLC的邏輯控制功能是經(jīng)過編程言語來實(shí)現(xiàn)的。普通來說，有五種PLC編程言語：順序功能圖、功能塊圖、梯形圖、指令表和構(gòu)造文本，其中最常用的是順序功能圖編程言語和梯形圖編程言語，下面詳細(xì)引見這兩種編程言語。順序功能圖SFC圖- 順序功能

56、圖順序功能圖是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程言語。編程時(shí)將順序的動(dòng)作流程分成步和轉(zhuǎn)換條件，如圖-所示，根據(jù)轉(zhuǎn)換條件一步一步的按照順序動(dòng)作來執(zhí)行控制過程。圖中每一步代表一個(gè)控制功能義務(wù)，每個(gè)控制義務(wù)可以有一個(gè)或者多個(gè)動(dòng)作。每一步用一個(gè)方框表示，在方框內(nèi)有用于完成相應(yīng)控制功能義務(wù)的梯形圖邏輯。順序功能圖使程序的構(gòu)造明晰，易于閱讀和維護(hù)，減輕了編程、調(diào)試的任務(wù)量，主要運(yùn)用于系統(tǒng)的規(guī)模較大、程序關(guān)系較復(fù)雜的場所。梯形圖LD梯形圖是PLC程序設(shè)計(jì)中用得最多的一種編程言語。梯形圖采用因果關(guān)系來描畫事件發(fā)生的條件和結(jié)果。在PLC梯形圖中運(yùn)用的內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等都是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，因此運(yùn)用方便，修

57、正靈敏。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖非常類似，在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟習(xí)，因此，易于掌握和學(xué)習(xí)梯形圖，使得梯形圖得到了廣泛的運(yùn)用。. PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成硬件部分PLC控制系統(tǒng)的硬件部分不僅包括符合系統(tǒng)控制要求的PLC機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊、通訊模塊、模擬量輸入/輸出模塊和其他特殊功能模塊等，還包括適宜的外圍安裝，如輸入設(shè)備按鈕、開關(guān)、傳感器等、輸出設(shè)備接觸器、繼電器等和執(zhí)行安裝控制的現(xiàn)場設(shè)備電機(jī)、水泵、閥門等。軟件部分PLC控制系統(tǒng)軟件部分包括對I/O地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的運(yùn)用和分配

58、，根據(jù)要求設(shè)計(jì)的PLC控制程序及人機(jī)界面等。. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么PLC控制系統(tǒng)是為現(xiàn)場工藝控制效力的，其設(shè)計(jì)普通應(yīng)遵照以下幾個(gè)原那么：根據(jù)工藝流程進(jìn)展設(shè)計(jì)，保證能滿足控制對象的工藝要求，能按照工藝流程準(zhǔn)確、可靠的任務(wù)。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)，既要能發(fā)揚(yáng)PLC控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又要盡量減少PLC系統(tǒng)硬件的費(fèi)用。要思索PLC控制系統(tǒng)未來的可擴(kuò)展性?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)力求簡單、適用，操作、維護(hù)、檢修方便，平安可靠。. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟圖-為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通步驟，詳細(xì)分析如下：分析控制要求：在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，要深化了解和分析被控對象的工藝要求和控制要求，設(shè)

59、計(jì)出令人稱心的控制系統(tǒng)。確定輸入/輸出設(shè)備：根據(jù)控制要求選擇適宜的輸入設(shè)備控制按鈕、開關(guān)、傳感器等和輸出設(shè)備接觸器、繼電器等，并確定PLC所需的I/O點(diǎn)數(shù)。選擇適宜的PLC：根據(jù)所需的I/O點(diǎn)數(shù)和詳細(xì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求，選擇類型適宜的PLC，需求思索PLC的機(jī)型、存儲(chǔ)容量、電源模塊和其他功能模塊等。圖- PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟表示圖I/O分配：規(guī)定PLC的I/O端子和輸入/輸出設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系，繪制出I/O端子的銜接圖。PLC程序設(shè)計(jì)：根據(jù)控制對象和控制要求對PLC進(jìn)展編程。在PLC程序設(shè)計(jì)階段普通先畫出程序流程圖，再編寫程序。模擬調(diào)試：可以用按鈕、開關(guān)來模擬數(shù)字量，用電壓源和電流源來

60、替代模擬量，對程序反復(fù)調(diào)試、修正，直到滿足控制要求?，F(xiàn)場安裝與配線：將輸入/輸出設(shè)備與PLC之間的連線接好。聯(lián)機(jī)調(diào)試：將PLC程序與現(xiàn)場的輸入/輸出設(shè)備一同進(jìn)展調(diào)試，處理發(fā)現(xiàn)的問題，使系統(tǒng)滿足控制要求。整理技術(shù)文檔：要整理的技術(shù)文檔包括設(shè)計(jì)闡明書、I/O接線原理圖、程序清單、元器件明細(xì)表、運(yùn)用闡明書等。. PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是兩個(gè)主要部分。PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要指硬件的選型、外部電路的設(shè)計(jì)及PLC接線圖的繪制等，其中PLC及其功能模塊的選擇又是硬件設(shè)計(jì)中首要思索要素，也是本節(jié)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要討論內(nèi)容。. PLC機(jī)型選擇在思索PLC