炉温的控制系统设计

1模糊控制算法设计

1．1隶属函数设计隶属函数采用三角型隶属函数，三角函数的解析表达式如式（1）：1.2模糊推理为了加快控制速度，减少时间消耗，本设计采用离线计算在线查表的方法。加权平均法考虑模糊量的有关信息，能够全面反映输出的模糊推理结果，同时执行运算较为容易［2］。因此本设计采用加权平均法进行，对应的控制策略如表1所示。运行中每一对及都对应唯一的控制量变化量U，只要找到U的值，直接就能输出控制结果。

2模糊控制在西门子S7－200PLC中的实现

为了简化程序编写量，提高程序的通用性，并方便调试PLC程序，本设计采用了模块化编程方法［3－4］。模糊控制器由4个模块组成，模块1完成e（t）和ec（t）的计算及到模糊量E和EC的转化；模块2完成控制表查询功能；模块3完成模糊控制量到精确量的转化；模块4用来存储量化因子、比例因子及模糊控制器查询表等数据。PLC工作流程图如图3所示。2．1控制量地址计算查询模糊控制表采用基址＋偏移地址的方法［5］。模糊控制查询表按照从左到右，从上到下的顺序依次存入VB200～VB248中，则控制量的基址为200；如将输入论域邀－3，－2，－1，0，1，2，3妖均转化为邀0，1，2，3，4，5，6妖，则地址偏移量为E×7＋EC，加上控制量的基址200，则控制量地址为200＋E×7＋EC。2．2反模糊过程偏差E，及偏差变化率EC的模糊化结果分别存在VB100及VB102中，控制量变化量的查询结果存在VW300中。由于PLC输出4～20mA电信号，对应可控硅调压器的输出电压0～220V，查表所得结果要乘以10×（32000－6400）÷220，再加上现有控制量，即得输出控制量值。经过查询模糊控制表得到的控制量变化量加上原有的控制量，输出即为实际的控制量输出。

3控制效果

上位机监控采用组态王监控软件设计，红色曲线为实际测量值，绿色曲线为给定值，蓝色曲线为调压器输出电压，图6即为给定值发生10％扰动的调节过程曲线，曲线中，纵轴为百分比，横轴为时间。从运行曲线可以看出，系统响应速度快，调节时间短，稳态偏差小于5℃，能提供稳定的温度环境。

4结束语

通过合理的设备选型、软件设计、参数设置，达到了设计的目的，实践证明用PLC实现的炉温模糊控制系统编程简单、易于修改、应用广泛、可靠性高，对炉温的控制快速、平稳、准确，在实际应用中取得了较理想的运行效果。是一种切实可行的控制方式。

作者：张娜 王刚 马阳 单位：沈阳工程学院自动化学院 沈阳工程学院新能源学院