基于PLC的烧结炉模糊神经元控制系统的设计

　　1 引言

　　烧结炉是特殊金属冶炼行业中关键设备，在一定温度下将金属烧结在一起，炉温的上下波动使烧结炉质量变差，导致产品合格率下降。而且低压真空烧结炉是一个典型的大滞后大惯性对象，而且烧结材料的品种和装炉容量经常改变，相当于对象模型参数是时变的，组成系统各元件和热电偶，电磁阀等具有一定非线性，现场干扰 大，所以不易获得精确的数学模型。由于以上情况，控制好炉子的工艺参数，使之相对稳定，对于提高产品的质量及节约电能是至关重要的，为此，我们设计了模糊神经元控制策略对烧结炉温度控制。

　　2 控制系统的硬件结构及控制要求

　　2.1 控制系统结构

　　同传统的继电器控制系统相比，传统的继电器控制只能进行开关量的控制，而plc应用了微电子技术和计算机技术，既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。同dcs相比，不论是plc还是集散系统，在发展过程中，二者始终是相互渗透，互为补充,且plc比dcs有更好的性价比;从自动化控制系统的发展趋势来看，全分布式计算机控制系统必然会得到迅速发展，将综合plc与集散系统各自的优势，并把两者有机结合起来，形成一 种新型的全分布式的计算机控制系统。同工业微机控制相比，plc可靠性较工业微机高，编程简单，易于操作，性能稳定。

　　基于以上分析，本系统采用德国西门子公司的s7系列plc构成，其性能十分可靠，技术成熟，价廉等优点，充分利用现存的测点和控制执行机构。其结构图如图 1所示。其中，s7-300系列plc控制单元主要包括:电源模块、cpu、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、操作面板、通讯电缆等。

图一

　　2.2 控制系统要求

　　(1) △t>△tmax时停止计时，即不计入工作时间，调至范围后继续计时。

　　(2) 可手自动切换，切换到手动后保持自动时的数据不变。

　　(3) plc状态数据(计数值、计时值)可掉电保持。

　　(4) 可判断工作段。

　　(5) 计时以秒为单位步进，给定值、上位显示值以1℃为单位步进。

　　3 模糊神经元控制方案，实现及仿真效果

　　3.1 模糊神经元控制

　　一个典型的模糊控制器它以系统的误差e和误差变化量de作为输入变量，控制量作为输出变量，它由模糊化，模糊推理和去模糊化三部分组成。首先将输入变量e 和de模糊化得到其模糊量e和ce，再经模糊推理过程得到输出控制量的模糊值u，经去模糊化后才得到实际的输出u。一般应用时都将模糊推理过程离线计算得 出一个模糊规则查询表，实时计算时只要查表即可。