簡(jiǎn)易PID調(diào)節(jié)在氧槍控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要：文章主要介紹一種簡(jiǎn)易、方便、實(shí)用的PID算法，應(yīng)用于電弧爐氧槍的控制系統(tǒng)，使氧槍的氧氣調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定的氧氣流量來(lái)調(diào)節(jié)，PID算法通過(guò)西門子S7-300PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：PID；調(diào)節(jié)；PLC；氧槍；流量

為滿足電弧爐的煉鋼工藝，我廠配備了一套氧槍吹氧系統(tǒng)，氧氣的流量通過(guò)比例閥開(kāi)度的大小來(lái)控制，控制方法是根據(jù)設(shè)定的氧氣流量和反饋的實(shí)際流量進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出模擬量信號(hào)控制比例閥的開(kāi)度，使實(shí)際流量穩(wěn)定在設(shè)定流量附近。

在S7-300的程序管理器中，編寫(xiě)程序塊來(lái)實(shí)現(xiàn)上述公式的算法，首先新建一個(gè)功能塊FC1，在FC1的接口（Interface）定義各參數(shù)，如圖2，其中輸入（IN）參數(shù)5個(gè)，均為REAL型；輸出參數(shù)OUT為整型（INT），是將計(jì)算結(jié)果直接量化為0～27648，通過(guò)PLC的AO模塊通道輸出一個(gè)4～20mA信號(hào)到比例閥；TEMP參數(shù)3個(gè)，均為REAL型。

這樣就完成了一個(gè)簡(jiǎn)易PID算法在S7-300中程序功能塊FC1的編寫(xiě)。

功能塊編寫(xiě)完成后，可以在OB1里調(diào)用它，但必須要設(shè)置調(diào)用的頻率，這里暫定每0.2秒調(diào)用一次，并給FC1功能塊的各管腳賦值，如圖4。

DB1.DBD0是氧槍流量計(jì)信號(hào)經(jīng)過(guò)PLC量化處理后得到的結(jié)果，其值必須量化在0和1之間；DB1.DBD4是設(shè)定的氧氣流量值，可在上位機(jī)畫(huà)面上輸入傳至PLC，同樣其值也必須量化在0和1之間；PQW256為PLC的AO模塊的地址，通過(guò)模塊的通道輸出4～20mA信號(hào)到比例閥，驅(qū)動(dòng)比例閥打開(kāi)至相應(yīng)的開(kāi)度；比例閥的開(kāi)度可以在程序里用QW256除以27648再乘以100獲得。uP、uI、uD三個(gè)參數(shù)按照調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)設(shè)定成3：1：2的關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的情況可改變參數(shù)的大小，最終可確定最佳的系數(shù)。

西門子S7-400（300）PLC作為成熟的控制系統(tǒng)，已廣泛用于我國(guó)鋼鐵行業(yè)，此氧槍控制系統(tǒng)就是在西門子S7-300PLC的框架上，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易PID算法的系統(tǒng)，氧氣流量波動(dòng)范圍基本穩(wěn)定在設(shè)定值的0.8%以內(nèi)，完全滿足電弧爐的吹氧工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)電氣自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì).PLC、WINCC應(yīng)用技術(shù)[Z].

[2]崔堅(jiān).西門子S7可編程序控制器-STEP7編程指南[M].機(jī)械工業(yè)出版社.