量熱儀智能溫度控制技術(shù)研究.pdf

1、在化學(xué)工業(yè)中，因?yàn)橐恍╇y以預(yù)料或控制的放熱反應(yīng)會(huì)在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生，而熱量的突然或大量聚集常常引發(fā)事故。ARC就是一種用來(lái)模擬潛在失控反應(yīng)和量化某些化學(xué)品和混合物的熱、壓危險(xiǎn)性信息的儀器。而實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)目標(biāo)關(guān)鍵是要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品的溫度進(jìn)行精確控制。
　　間接電阻加熱的溫度特性具有非線性、時(shí)變性、時(shí)滯性、不對(duì)稱性等特點(diǎn)，人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)其溫度的精確控制，以便更廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，進(jìn)行了長(zhǎng)期研究并取得許多應(yīng)

2、用成果。針對(duì)這些特點(diǎn)，人們研究了遺傳算法、預(yù)測(cè)控制算法、模糊控制算法等溫度控制策略，為本課題中ARC的溫度精確控制打下基礎(chǔ)。
　　ARC采用間接電阻加熱方法，材料加熱時(shí)需要以一定的加熱速率升溫，在某些溫度點(diǎn)需要保溫一定的時(shí)間，給ARC的溫度控制帶來(lái)了難度。為此本課題在分析了ARC結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)ARC加熱系統(tǒng)及溫度控制的要求，構(gòu)建了基于PC+PLC的ARC測(cè)控系統(tǒng)。并進(jìn)行了相關(guān)的硬件選擇和設(shè)計(jì)，給出了整體硬件系統(tǒng)的電氣

3、接線圖。在研究間接電阻加熱過(guò)程溫度控制的基礎(chǔ)上，將ARC溫度控制過(guò)程分為三個(gè)階段:升溫段、保溫段、過(guò)渡段。提出了一套適合于ARC的溫度控制策略，即在保溫段采用基于分級(jí)控制的模糊控制策略，在升溫段采用基于廣義預(yù)測(cè)控制的模糊控制策略，在過(guò)渡段采用基于分段-分級(jí)控制的過(guò)渡段溫度控制策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本課題中采取的溫度控制策略達(dá)到了滿意的控制效果。
　　課題中選擇西門子S7-300系列的312型CPU為核心控制器，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的總體程序進(jìn)

4、行了模塊化開發(fā)設(shè)計(jì)，包括溫度和壓力采集程序、PWM脈沖生成程序、ARC工作狀態(tài)檢測(cè)程序、濾波程序等;并且通過(guò)OB35的定時(shí)中斷功能，在PLC上實(shí)現(xiàn)了基于廣義預(yù)測(cè)的模糊控制策略和基于分級(jí)的模糊控制算法。并以北京亞控的組態(tài)王軟件為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了與ARC測(cè)控系統(tǒng)相配套的上位機(jī)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和對(duì)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
　　ARC監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;溫度控制策略能夠滿足ARC對(duì)實(shí)驗(yàn)