基于PLC的离心风机模煳控制系统设计与实现.pdf

基于PLC的离心风机模糊控制系统设计与实现 Design and realization of a fuzzy control system for centrifugal blower based on PLC 孙云辉，王 钊，肖 威，匡永江 SUN Yun-hui, WANG Zhao, XIAO Wei, KUANG Yong-jiang （北京机械工业自动化研究所，北京 100120） 摘 要： 本文根据离心风机的控制要求，运用离线设计，在线查表的方法设计了一个基于PLC的模糊 控制系统，并介绍了系统的设计过程与PLC实现的方法。实际应用情况表明该模糊控制系统 运行稳定，较好地实现了控制要求。 关键词： PLC；模糊控制；离心风机；MATLAB；ControlLogix5000 中图分类号：TP273 文献标识码：B 　 文章编号：1009-0134(2011)5(下)-0123-03 Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).37 0 引言 入变量，因为他们已经能够比较严格地反映受控过 污水处理厂污泥消化产生的沼气经脱硫处理后 程中输入变量的动态特性，可满足大部分工程需 储存在常压沼气柜中，需要经过变频器驱动的离心 要。为了避免控制动作过于频繁，消除频繁动作引 式增压风机增压至某一恒定压力后供锅炉等设备使 起的震荡，可以给系统增加一个死区算法，当 E 位 用。因为锅炉等用气设备根据消化工艺的需要自动 于死区内时系统输出保持不变。控制器的输出采用 启停及调节燃气量，所以增压风机的流量及使用数 增量式，可以避免风机转速变化过快产生振动。 量需要不断变化才能保证出口压力恒定。由于离心 整个模糊控制系统的设计与实现分为两步：离 风机的出口压力与流量是非线性的关系，并且多台 线设计与模拟部分运用模糊理论，根据人的经验和 风机并行运行时曲线关系又发生复杂的变化，所以 知识将系统变量模糊化，进行模糊推理后去模糊化 传统控制方式很难做到压力稳定。 形成查询表格，并通过仿真验证控制效果；PLC 实现 模糊控制是建立在人类思维模糊性的基础之 部分将查询表格以数组的形式储存在 PLC 中，并以 上的，其优点在于不需要建立精确的数学模型， 一定的频率计算 E 与 EC，通过查询表格计算输出U 而是运用模糊理论、专家知识将人的经验、思维 作用于被控系统。整个系统的结构框图如图 1 所示。 和判断通过模糊控制器用语言控制来实现控制过 2 模糊控制系统的离线设计 程 [1] 。模糊控制能方便地解决工业领域中常见的 2.1 输入输出变量模糊化 非线性、时变、大滞后、强耦合、变结构等复杂 为简化计算，设定输入、输出论域都量化为 5 问题[2] 。PLC 具有可靠性高、编程 简单、维修方便的优点，在工业控 制行业得到广泛的应用，但是传统 的PLC 控制指令不能满足复杂的 E ∆u EC 控制要求，因而利用 PLC 实现模 糊控制是现代自动控制 系统的发展趋势之一。 r + e(k) -e 0 e’(k) E(k)