有色金屬冶煉爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、溫度是工業(yè)控制中的一項(xiàng)重要參數(shù)之一，在一些重型企業(yè)如冶金、煉鋼、石油、化工等行業(yè)中廣泛使用的冶煉爐、熱處理爐等均是需要進(jìn)行溫度控制的設(shè)備，對(duì)溫度進(jìn)行精密的控制來保證出料的質(zhì)量。冶煉爐溫度控制的好壞不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量而且影響生產(chǎn)的效率。由于冶煉爐的溫度控制系統(tǒng)具有滯后現(xiàn)象嚴(yán)重、且大慣性的性質(zhì)，所以這對(duì)研究爐內(nèi)溫度控制建立數(shù)學(xué)模型增加了難度。隨著科技的發(fā)展，爐型也在改進(jìn)，真空冶煉爐相比常規(guī)冶煉爐更能使金屬加熱到更高溫度，可以加熱一些熔點(diǎn)更高

2、的金屬，使完全熔融；且加熱環(huán)境在真空情況下使得加熱更加穩(wěn)定。爐內(nèi)溫度控制隨著近些年發(fā)展起來的模糊控制理論而有了控制上的優(yōu)化進(jìn)步，模糊控制理論由于其魯棒性好、且無需被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及快速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，使得它在工控領(lǐng)域被越來愈多的廣泛應(yīng)用起來。本文先分別介紹了傳統(tǒng)PID控制和模糊控制后發(fā)現(xiàn)，二者均存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，把二者結(jié)合后的模糊PID控制器實(shí)現(xiàn)了二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，應(yīng)用到真空冶煉爐的控制系統(tǒng)中可以對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)揮它的控制效果。本文選用的真

3、空冶煉爐溫度控制系統(tǒng)是一階慣性滯后的模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析后得到傳遞函數(shù)，在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。
　　冶煉爐溫度控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的以儀器儀表對(duì)其進(jìn)行控制，控制精度不高、加熱時(shí)間長(zhǎng)、具有超調(diào)且不穩(wěn)定的性質(zhì)，同時(shí)這種方法也會(huì)加速器件的老化，經(jīng)濟(jì)效益不高。模糊控制系統(tǒng)的魯棒性是表現(xiàn)在控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能上的，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的改善可以由模糊控制在偏離工作點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方就可以進(jìn)行控制，PID控制則是在距離工作點(diǎn)較近的地方有很好的線性控

4、制性能，綜合以上兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)出了更加智能化的模糊PID控制系統(tǒng)。
　　依據(jù)真空冶煉爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，本文選用的控制器是PLC，選用PLC并結(jié)合模糊PID控制算法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，這套自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以明顯縮短上升時(shí)間、減小超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差，最后使溫度值穩(wěn)定在設(shè)定值。利用MPI總線將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)冶煉設(shè)備組成控制網(wǎng)，通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)冶煉爐的單獨(dú)控制，不僅可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，而且可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間的