摘 要：本文研究基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)的過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，被控對(duì)象是模擬電熱鍋爐。重點(diǎn)介紹了模糊PID控制算法在鍋爐液位控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，說明了實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)開發(fā)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在Fuzzy-PID控制下，系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制器。

關(guān)鍵詞：模糊PID控制，魯棒性，微型電熱鍋爐，過程控制網(wǎng)絡(luò)

Abstract: A process control system based on two-level networks—Profibus and Ethernet for experimental equipment is studied in this paper. The controlled object is a process imitating the electrothermal boiler. The application of fuzzy-PID control to the boiler’s level control experiment is emphasized by exhibiting the experiment principle，the design and development process of the experimental teaching application software. The field test shows that with Fuzzy-PID control the system’s dynamic and stationary performances are better than with classical PID control.

KEY WORDS：Fuzzy-PID control; Robustness; Micro-size electrothermal boiler; Process control network

1、引言

電熱鍋爐是一種將電能轉(zhuǎn)換成熱能，生產(chǎn)蒸汽或熱水的裝置[1]?？梢詽M足高層建筑、商業(yè)、小型工礦企業(yè)、車、船舶工業(yè)等領(lǐng)域的需要。電熱鍋爐同其它燃料鍋爐相比，主要的特點(diǎn)有：熱效率高;體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，不需燃料及燃燒廢渣堆放場(chǎng)地;可實(shí)現(xiàn)無人值守的全自動(dòng)控制;控制迅速靈活，操作簡單方便，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能佳;維修簡單方便;安全性能好，使用壽命長。目前，在我國的工業(yè)過程生產(chǎn)中，電熱鍋爐已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

基于以上電熱鍋爐的特點(diǎn)，我們開發(fā)出了微型電熱鍋爐控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置是一個(gè)微型的鍋爐加熱、給排水系統(tǒng)，它模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的電熱鍋爐，具有真實(shí)性和直觀性。該實(shí)驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)底層選用S7系列PLC，利用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線連接I/O過程站，上層采用4臺(tái)PC作為工程師站和操作員站，和PLC用以太網(wǎng)連接，供學(xué)生做實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行操作，這樣構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有多種類型的輸入輸出信號(hào)，便于模擬生產(chǎn)過程各種運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方式具有多樣性和典型性。本文以鍋爐液位控制為例來研究實(shí)際生產(chǎn)過程的控制。

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