现场总线在加热炉控制系统的设计与实现

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现场总线技术作为自动化控制领域的热点之一,已经成为自动化系统与现场分散设备之间信息交换的主要技术。其中,Profibus技术是目前国际上应用十分广泛的现场总线。由于其具有国际化、开放式、灵活性及可靠性等特点,已经在制造自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域内得到广泛应用。本文主要介绍了Profibus现场总线技术,及其主要的几种形式,并且通过对Profibus-DP、Profibus-PA和Profibus-FMS这三种技术的详细介绍,采用现场控制网络,以工业加热炉为控制对象,利用Profibus技术进行监控系统的开发和设计。同时采用SIMETIC的WinAC控制器、STEP7组态软件和WinCC监控软件实现了对电加热炉的过程控制、实时监测、越限报警以及远程监控等功能。针对加热炉控制具有非线性、纯滞后性、建立数学模型困难等特点,提出了模糊PID控制方法,并将模糊PID控制和传统PID控制方式进行了仿真比较。仿真效果表明,当模型参数发生改变后,模糊PID控制比常规的PID控制具有更好的控制性能。该控制系统的实施,实现了加热炉的现场总线控制,对加热炉的工业控制具有重要的理论和工程实践意义。
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