工业锅炉模糊控制器的分析研究

武汉大学动力机械学院   方友明   潘   笑
江西省电力试验研究院   邬   菲
 Ｆａｎｇ Ｙｏｕｍｉｎｇ   Ｐａｎ Ｘｉａｏ   Ｗｕ Ｆｅ
摘   要：本文介绍了由ＰＬＣ和单片机组成的工业锅炉模糊控制器。该控制器具有低成本、抗干扰能力强的优点，应用于工业控制现场，有着重要的现实意义。
关键词：单片机   ＰＬＣ   通讯   模糊控制
Ａｂｓｔｒａｃｔ?Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｂｏｉｌｅｒ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＰＬＣ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａｓ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｏｒｋｓｉｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ?Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ   ＰＬＣ   ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ      Ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
?中图分类号?ＴＰ２７３＋．４    ?文献标识码?Ａ    ?文章编号?１６０６－５１２３?２００２?０５－００２７－０２
１  前言
      随着微电子技术和计算机技术的进步，可编程序控制器的功能也得到了突飞猛进的发展。在ＰＬＣ组成的工业控制设备中，大多利用ＰＬＣ的并行接口进行功能的扩展，这就要占用大量的Ｉ／Ｏ点。ＰＬＣ的ＲＳ－２３２接口可以与单片机实现通信，就可充分利用单片机成本低、扩展方便的特点，使ＰＬＣ应用更具灵活性。采用单片机与ＰＬＣ组成的控制系统既具备单片机价格低、功能强的优点，同时又具备ＰＬＣ抗干扰能力强的优点，适用于工业现场控制。
      改进后的系统对输入信号采取分组分时采样，极大扩展了系统的容量。模糊算法在ＰＬＣ中实现，控制性能良好。单片机无总线，系统抗干扰能力强。目前国内外还没有成熟的产品，因此，加强这方面的研究与开发非常必要。
２   系统特点
２．１   系统扩展性好
      系统对输入信号采用分组分时采样，极大扩展了系统的容量。
２．２   系统可靠性高
      ＰＬＣ抗干扰能力强，且选用的单片机无总线，更加提高了整套控制系统的抗干扰能力。
２．３   显示界面直观、方便
      整个系统的显示界面包括：水位显示、阀位显示、水位计右侧坏报警、水位计左侧坏报警、超压报警、泵Ｂ运行、泵Ａ运行、送风机运行、引风机运行等。
２．４   组态灵活方便
      对ＰＬＣ采用梯形图的组态方式，通过ＣＰＴ编程实现相应的保护联锁功能和控制算法，可进行在线编辑，系统组态灵活、修改方便。
２．５   系统结构简单可靠，便于安装维护
３   模糊控制理论
３．１   模糊控制理论的基本思想
      对于一些常规方法难以控制的对象，有经验的操作人员进行手动操作，往往可以收到令人满意的效果。人的手动控制决策可以用语言加以描述，总结成一系列条件语句，即控制规则。根据控制的基本思想就是利用计算机来实现这些控制规则，而控制规则一般是由语言来表达的，这些语言表达又带有相当的模糊性。这些规则的形式正是模糊条件语句的形式，可以用模糊数学的方法来描述过程变量和控制作用的这些模糊概念及它们之间的关系，又可以根据这种模糊关系及某时刻过程变量的检测值，用模糊逻辑推理的方法得出此时刻的控制量。
      模糊控制器的模型不是由数学公式表达的数学模型，而是由一组模糊条件语句的语言形式，模糊控制器又称模糊语言控制器。模糊控制器的模型是由带有模

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