本文针对山东某铁矿集团的大型新建项目——煤粉制备生产线,设计开发了一套基于Profibus-DP现场总线的分布式控制系统,实现原煤提升、喂料、粉磨、选粉、收尘、入仓储存、计量输送等生产过程的实时监测和控制。 控制系统采用IPC+PLC+现场总线的整体架构,十分适合煤粉制备现场工艺复杂、设备类型多样、I/O点数多且分布极为分散、现场防爆环境要求高的特点。在底层的现场控制层,采用交流变频器、软启动器等实现各传动点的调速控制。通过现场总线通讯适配卡,将这些调速装置接入Profibus-DP现场总线作为DP从站。现场的温度、压力等测量变送设备则通过RS485(Modbus)现场总线进行数据传输。中间控制层由一台S7-300PLC充当,它既是Profibus-DP主站,又是MPI从站。它除了完成基本的逻辑控制功能外,更重要的是通过Profibus-DP现场总线通讯来实现各从站之间的高度协调以及一些特殊的控制算法。系统管理与监控层由一台研华的IPC组成,作为MPI主站,通过与S7315-2DP通讯来获取生产过程的数据,显示工艺流程、历史曲线、实时曲线、报警画面、生成数据库等,实现远程监控。同时完成数据处理的任务,自动生成各种报表,在规定的时间打印输出,为管理人员了解总体生产状况,调整生产计划提供帮助,实现良好的人机交互功能。整个控制系统结构清晰、功能分布明确,既体现了“分散控制、集中管理”的分布式控制思想,更体现了现场总线控制系统全数字通讯、高度开放性、互操作性、互换性的技术优势。 由于煤粉制备中的风管压力控制系统是一个时变、非线性、强耦合的系统,采用经典控制理论和方法难以实施,所以须选择一种不依赖于对象数学模型的控制策略,设计一种新的控制器,能在线跟踪被控对象的动态特性,及时修正控制参数,实现人工智能控制。本文采用模糊自整定算法,先找出PID算法的三个参数与误差E和误差变化率E_C之间的模糊关系,并在运行中不断检测E和E_C,再根据模糊控制原理对三个参数进行在线修改,以满足不同E和E_C时控制器参数的不同要求。从仿真结果来看,模糊PID自整定算法极大的改善了系统的控制性能,使被控对象有更好的动、静态性能。 煤粉制备分布式控制系统已投入使用,运行稳定可靠,操作简单方便,提高了生产率和产品质量,同时对其他的分布式控制系统设计具有一定的指导意义。