基于PLC的智能爐溫網絡控制系統設計

張勝

摘 要：環形爐溫控制系統的良好設計，將直接關系到爐的燃燒質量和燃料的節約，以及減少對污染氣體的排放。近幾年，由于智能化的爐溫控制系統越來越成熟，對以后的工業發展顯得越來越重要，也是社會的發展趨勢。

關鍵詞：PLC；智能控制系統；爐溫；設計

引言

燃爐主要運用于冶金、采礦等眾多工業領域，智能爐溫控制系統通過PLC的智能調節系統，能夠很好地實時監測和調整爐溫，使爐內的燃料盡量達到完全燃燒，減少對燃料的浪費，降低對空氣的污染。基于PLC智能控制系統的設計和應用，將在很大程度上減少了人力的投入，也保證了燃爐的安全性和高效性。

1 系統結構設計

該系統的主要結構由PLC以及MCF5272構成，系統的運行部件由電動部件和切向調節閥構成，并且微處理器會自動把數據處理后傳輸給PLC。而PLC會通過模糊的智能控制系統把數據處理好后輸出給系統，制動調節水位的裝置會根據智能控制系統反饋的信息，把水位調節到與閘門相平衡的位置。這樣始終保持鍋爐中的水位與水蒸氣蒸發掉的水位保持平衡，達到自動控制的目的。

1.1 搭建硬件平臺

給燃爐搭建一個合適的平臺，通過預先輸入實測的溫度值，經過預設系統進行計算。不斷調整系統的參數，使實測值與計算值相符，以達到對水位的及時調整，保證蒸汽量的持續輸出。將數據處理器處理后的數據傳輸到PLC，這樣PLC就可以不用再對數據進行處理，直接對接受的信號做出相應的反應。PLC智能控制系統，既保證了運行的安全性又大大地減少了人力，對以后的鍋爐發展有大大的好處。下面，通過一張圖紙，更清晰地了解搭建平臺的具體布置。

1.2 實現系統軟件的控制

在平臺上通過軟件的方式對鍋爐進行實時控制，防止鍋爐出現危險，并且當鍋爐出現危險時，系統通過報警器自動發出警報，這時還可以通過人為的方式進行手動控制，來應對不可逆轉的過程。而在正常情況下，還是主要采取智能控制的方式為主，人為控制的方式為輔。

1.3 應用WISMO2C通信控制模塊

系統中裝入SIM卡，不僅可以方便地輸入和輸出數據，還可以實時地進行一些漏洞的修補，以便系統能夠更好地運行。SIM卡電路部分為了保護卡免受靜電溢出干擾，使用了ESDA-6V1L。在語音設備輸入和輸出電路與模塊連接時，可以通過SIM卡進行數據的輸入。

2 基于 PLC 的智能爐溫控制系統設計

智能爐溫控制系統就是在使爐溫達到預設的溫度時，提高爐子的安全性、經濟性和環保性。提高鍋爐的效率，大大降低人力的投入。

2.1 雙交叉限幅控制

通過采用雙交叉限幅控制系統來爐溫。它的工作原理為：當爐內的溫度發生變化時，煤氣和空氣的流量，不僅節約了燃料成本，還大大地降低了污染物的排放。系統的主控制器和副控制器都采用串聯的方式進行控制，這樣主控制器和副控制器的相互協調控制，達到更好地控制爐溫的目的。

2.2 爐溫測量系統

爐溫控制系統共分為七個部分。在這七部分的每一段都插入相應的電熱偶，以此來控制爐內的溫度。在爐內的整個燃燒過程中，溫度控制系統都會實時地將溫度信息傳輸到再利用預設程序求出該時刻的瞬時值，利用最后計算出來的最優質對爐溫進行調節。

2.3 空燃比調節系統

與爐溫測量系統相比，沒有回收段。然后按照已有的程序進行計算，得出一個結果；在得出的結果中選取一個最優質；將信號輸入到調節控制系統；最后通過調節控制系統對煤氣和空氣進行相應比例的調整，以達到煤氣的完全燃燒，并保證實測的溫度值與預設的溫度值相符合。在這個過程中，我們需要不斷地調整PID參數，以保證燃燒過程中爐溫與預設值相符，燃料盡量完全燃燒。

3 PID控制

PID控制主要通過控制系統誤差，根據微積分求解與比例來控制量，從而達到控制目標的目的。

（1）比例的控制。比例輸出和輸入的信號需要構成正比例函數。如果輸出和輸入的信號不符合該關系，那么系統就會自動的進行實時的調整，直到他們能都滿足規定的要求。

（2）積分控制。這種誤差我們也有辦法消除，那就是在比例控制器當中引入幾分相。因為時間與積分相的比例關系為正比關系，所以盡管存在及其小的誤差，但是隨著時間的增加，積分相也隨之增加。隨著積分相的增大，誤差便會在正負值之間波動，最后隨著時間的增加，誤差逐漸歸為零。

（3）微分控制。微分控制器的輸入和輸出誤差信號的微分呈現出正相關的關系。產生這種情況的主要原因是因為整個系統中存在一些較大的部件，這些部件由于自身較大的慣性和運行滯后會對誤差的產生有一定的抑制作用。針對這種問題，一般可以通過抑制誤差超前變化的方法來解決。

4 效果與結論

基于PLC的智能爐溫網絡控制系統的良好設計，大大地節約了燃爐的燃料成本，而且在很大程度上降低了有毒氣體的排放，提高了燃爐的效率，降低了人力的投入。在基于PLC智能爐溫網絡控制系統中，詳細地闡述了PLC爐溫控制系統的設計，對以后該系統的優化和設計提供了可靠的參考依據，對以后工業的發展起到了一定的推動作用。

本系統的設計，一方面大大提高了鍋爐的燃燒效率，減少對環境的污染；另一方面，增加了鍋爐的安全性，減少了人力的投入，并且在此基礎上，優化了對原有系統的漏洞，使整個系統運行更加可靠、穩定、安全。在系統的整個過程中，加入了大量的控制方程，保證了運行數據的穩定性，使燃料燃燒更加完全、徹底。

參考文獻

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