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1、电气隧道窑的温度控制系统工业电气隧道窑的温度控制系统叶惠兰(广州市光机电技术研究院,广东省现代控制与光机电技术公共实验室,广东广州510663)麟i摘篓绍一种典型测0控制,并将所构荚键词:数据采集;中图分类号:TP273的分布式温度监测,控制系统的构建方法建的控制管理系统应用于企业生产线.热电偶;温度传感器;模/数转换器利用【业控制电恼对连续运行的34米电气隧道窑的温度进行检文献标识码:B文章编号:10099492(2009)07004102l概述某产品在进入34米隧道窑后,需要经过10个温控区,共72小时的加温区恒温区降温区而形成成品,10个温区的温度控制非常重要,直接影响产品的质量和可靠性
2、.研制两条34米隧道窑微机控制系统是根据企业的需求,在保持原有系统的基础上,引入微机,实现自动检测,控制,管理,打印两条连续运行的34米电气隧道窑系统的检测数据.该系统为实时检测,显示,印,存储检测数据的榆测管理系统,用户可根据需要,设置定时打印数据,故障报警,提示用户操作等功能.2工作原理系统总体设计思想是以T业控制微机为控制核心,帮个系统硬件部分包括温度检测部分,电压柃测部分,电流检测部分,控制执行部分,键盘输入部分,显尔和打印输出部分及系统基本电路.系统利用工业控制微机系统扶得温度传感器,电流,电压数据并与系统设计值进行比较,根据比较结果分别控制执行系统.系统原理图和温度控制系统原理框图
3、如图1所示:系统由工业控制微机系统,电器控制柜,温度变送电路,电压变送电路,电流变送电路以及外部电源,输入,显示,打印机等组成.检测信号直接从热电偶并通过串行口RS一232取得.,每条隧道窑分为卜个控温区,每个控温区都分别接上一个”于动”/”机控”状态丌关.在”手动”状态时电脑系统不控制(即控制部分采用原有的系统控制),只对各区温度进行采样,显示,在”机控”状态时原来的控制系统不能控制各区的温度(调压器的波段开收稿日期:20090513鞭瓣囊赫囊关能控制调压器的电流,电压输出),由微机系统控制.系统的温度采样采用秒中断方式进行连续采样,在同一时刻分别对一个控温区,一个显示区进行1分种左右的采样
4、,电流采样每30秒左右采样一次,电压是每分钟采样一次,各种采样信号都是毫伏的电压值,通过算术运算计分别算出它的温度,电流,电压值.电流电压温度测量装置l(II)号窑工业控制微机系统低温区调压器中温区调压器高温区l调压器高温区II调压器高温区Il1调压器图1系统原理框图由于停电或故障原因造成短时间的停窑,在恢复供电后,如窑温在9lO以上,以20/小时的升温率升温;如果窑温在910以下,按窑炉冷起动时的升温速度升温,当各区分别达到指定的温度时,计算机在单整数时间里发出进车信号,进车信号保持20分钟,其它时间不得进车,并且检测出每2小时内的进车次数,通过打印机自动打印分别号窑各区控制输出,从而保证产
5、品的质繁.冷启动在窑温未达到400时,不对窑温进行控制(只对窑温进行采样,示,但不对电流,电压采样),当窑温升到400时才进入”机控”控制状态,当温度小于700时,以25cc/小时的升温率升温,当温度大于700时,小于91O时,以20/小时的升温率升温:3技术性能指标3.1系统主要技术要求(1)保持原来的控制系统(即通过交流接触器控制调压器输出电),引入微机系统后,应要做到可用计算机系统自动控制,或片j原来的系统控制,相互之间转换方便,互不干扰(2)显示2条窑共20个区的温度和10个区的电流,电压,定时对隧道窑的温度刷新数据,每小时(可自动设定)自动扣印输出2条窑各区的温度,电流,电压值,电流
6、数据为连续采样.(3)具有超温处理,断相,断保险,以及电流过载的处理和报警,示功能.超温报警:当温度超出指定值6时,报警并发出信号;过载短路报警:当某控温区的电流大于330安培时,系统过载断路报警处理;断棒报警:当某个控温区连续二次电流采样数的绝对值小于3O安培(没有升温调压器挡次的情况一F),系统断棒报警处;(调压器保险丝断报警:当某个控温区的第九档(最高档)或更多的的保险丝断时,系统报警,此时系统使该区的报警灯亮.(4)每隔2小时发进车信号,持续20分钟,其它时间不得进车(发进车信号的时间为单数整点时间,如1点正,3点正,5点正).(5)自动,于动操作打印2条窑的检测数据.3.2主要技术指
7、标(1)控温的精度为5;(2)电流的变化范围为0330A;(3)各区的保温值如表1所示.表1各区保温值4关键技术4.1系统硬件电脑检测系统采用了I:业控制微机系统,该系统采用多种专门高抗干扰设f,选配的系统各种选件包括:(1)工业控制主CPU板一块;(2)显示器一个;(3)多功能扩展板一块;(4)模入/模出接口板一块;(5)光隔离开关量输入输出接口板二块;(6)光隔离开关量输出接口板_一块;(7)控制柜一个;(8)打印机一台.4.2软件系统采用C语言,根据系统的技术要求专门设计.系统的关键技术在于软件采用有效的采样方式及算法解决在大电磁场干扰下的抗干扰及零飘的问题.实施的办法如下.(1)首先每
8、采样一次数据,首先接通对地的通道采样,然后接通相应的通道分别采样.由于电脑的运算速度快,将相应的通道采样值减去对地的通道采样值,得出一次的采样值.图234米电器隧道窑温度控制主程序框图(2)其次通过软件的编程和算法处理,采用最大值采样.系统采用保留当前十个极值的方法解决,即每采样一个A/D转换值,与保留的十个极值排序,比较,去掉其中的最小值,得到最新十个极值,直至采样结束;再对这十个极值中值滤波,求取平均值,即得读表值.这样可以排除读表过程中的脉动干扰,使系统能得到稳定的数据.(3)采用定时中断采样方式,再通过软件的编程和算法处理,使系统能得到稳定的数据,并将实时检测的数据显示,保留,必要时可
9、通过打印机打印.5技术现状与推广应用的条件和应用前景隧道窑温度控制在工业生产中应用广泛,每一件产品从进入34米电气隧道窑开始,经过72小时,lO个控温区lI.I(下转第84页)的分散性及数目,要优于用NSGAII获得的Pareto解.新算法的CD=O.0072l,SP=0.203,NSGAII的GD=O.0775,SP=0.255,同时新算法的计算时要优于NSGAII算法.?NSGAIIo新算法5新算法与NSGAII的Pareto前沿比较表4Pareto解集的模糊评价的性能特征表4是新算法Pareto解集的模糊评价的性能特征,根据公式(2)得表4中性能特征,把目标的模糊偏好引入折衷解,从而根据
10、偏好得出满意解.如希望偏好目标值,则选择FI=1.000,=0.556.从图2到图5町以看出,新算法和NSGAII算法相比,解的件能及计算时间均有所改善.表1到表4是根据i标的满意程度刈折衷解进行模糊评判,得出Pareto解集不的性能特征解,并根据目标的偏好米进行满意解的选扦,可以为复杂f:程问题中的多日标优化提供更明确的决策4小结基丁模糊偏好的MOPSO算法易实现,种群规模小,具彳丁很强局部搜索能力和较好的鲁棒性能,不仪使非劣解集均匀分布,尽可能的逼近非劣前沿,并H扩展_rjF劣解集的范围,使非劣解集对于每个目标而占都有较广的覆盖范围,从而提高_r非劣解集的质量,司时通过后验的模糊评价,得剑
11、目标偏好的模糊信息,束确定折衷解的满意解.与NSGAII算法卡R比,计算时间要优于前者,非劣解的质量也有改进,所以新算法是一种高效的优化算法,兄其对解决大规模,高维,非线性等复杂的工程问题有借鉴意义.参考文献:1BellDE,KeeneyRL,Raiffa.Confli(-ringobjectivesindecisionM.Chiehester:wiley,1977.2SrinivasN,DebK.Multiobjectiveoptimizationusingnondom-inatedsortingingeneticalgorithmsJ.EvolutionaryCornputation,19
12、94(2):221248.3DebK,AgrawalS,PratapA,eta1.Afastelitistnoudomi?natedsortinggeneticalgorithmfornmhiobjec.tirenptimization:NSGAIIA.ParallelProblemSolvingfroinNature(PPSN)C.Berlin,2000.4GaD,G.Yen,HaimingLuDynamicmultiobjectiveeolutionaryalgorithm:adaptivecellbasedrankanddensityestimationJ.EvolutionaryCom
13、putation2,(3):253273.5XHu,RCEberhart,YSbi.Partie/eswarnlwithextendednlenlorv.formuhiobjectiveparticleswarlT1optimizationAProcIEEESwarmIntelligenceSympfCIndianapllies,USA,2003:193197.6KEParsopoulos,MNVarhatis.Panicles,armoptimizationmethodinmultiobjectieproblemsA.ProcACMmp.OnAppliedComputingMadridC.S
14、pain,2002:603-6077李宁,邹彤,孙德宝,等.基于粒子群的多目标优化算法J.计算机工程及应用,2005(23):43468M.A.Abido.MuhiobjectiveEvolutionmwAlgorithmstbrEle(tricPowerDispatchProblemJ.TransactionsOputation,2006,10(3):315-3299EZitzler,KDed,LThiele.ComparisonofmuhiobjectiveevolutionaryalgorithmsempiricalresultsJ.EvolutionaryComputation,200
15、2,8(2):173195.作者简介:李澄非,女,1971年生,河南南阳人,博士,讲师一研究领域:智能控制.已发表论文10篇(编辑:梁玉)?+”+”+?+”+?+”+”+”+”+”+?+”+”+”+”+?+?+”+”+?+一”+?+”+”+一?+一”+”卜”+”+?+一”+_一(上接第42页)的恒温控制非常重要,A接影响产品的质量和可靠性.保持一定的温度控制,接影响着企业产品的质量,对节省人力,fu/J,提高产的安全性,提高产品晚和效率,促进生产的提高,都具有深远的意义.参考文献:l1研华工业控制机及其数据采集,I/0接口模块等产品说明书(科日新工控IPC一610P系列)fM120022徐德炳译.传感器的接口及信号M.北京:国防工业出版社.1984.3李大友.微型计算机接口技术M.北京:清华大学出版社.1998.作者简介:叶惠兰,女,1958年生,广东人,大学专科,工程师.研究领域:自动控制,计算机应用技术f编辑:吴智恒)rrrI84J
