0、前言
    liusuanfashengchanruitaixingtaibaifen，shijianggoujindetaikuangshayongleimengjihuozhefengsaomodengfensuichengfuhegongyiyaoqiudetaikuangfen，bingsongdaochucunhejiliangtaikuangfendeliaocang。jingguosuanjie
、沉降、洗渣
、結晶、鈦液壓濾
、濃縮、水解
、水洗、漂白、鹽處理、煆(duan)燒(shao)後(hou)進(jin)入(ru)粉(fen)碎(sui)和(he)包(bao)裝(zhuang)過(guo)程(cheng)

，此(ci)步(bu)驟(zhou)是(shi)將(jiang)煆(duan)燒(shao)後(hou)的(de)有(you)些(xie)粘(zhan)結(jie)的(de)物(wu)料(liao)進(jin)行(xing)破(po)碎(sui)。物(wu)料(liao)在(zai)雷(lei)蒙(meng)機(ji)內(nei)，經(jing)過(guo)高(gao)速(su)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)磨(mo)輥(gun)和(he)磨(mo)環(huan)的(de)撞(zhuang)擊(ji)
，迅(xun)速(su)被(bei)粉(fen)碎(sui)，再(zai)經(jing)過(guo)分(fen)級(ji)葉(ye)輪(lun)的(de)分(fen)級(ji)
，粗(cu)料(liao)返(fan)回(hui)粉(fen)碎(sui)室(shi)，細(xi)料(liao)進(jin)入(ru)袋(dai)濾(lv)器(qi)，經(jing)星(xing)型(xing)下(xia)料(liao)器(qi)進(jin)入(ru)螺(luo)旋(xuan)送(song)料(liao)器(qi)，送(song)至(zhi)成(cheng)品(pin)料(liao)倉(cang)，進(jin)行(xing)包(bao)裝(zhuang)後(hou)即(ji)為(wei)成(cheng)品(pin)。為(wei)實(shi)現(xian)粉(fen)碎(sui)包(bao)裝(zhuang)工(gong)藝(yi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)
，更(geng)好(hao)的(de)控(kong)製(zhi)雷(lei)蒙(meng)磨(mo)的(de)轉(zhuan)速(su)
，達(da)到(dao)粉(fen)碎(sui)顆(ke)粒(li)滿(man)足(zu)成(cheng)品(pin)鈦(tai)白(bai)粉(fen)顆(ke)粒(li)大(da)小(xiao)
，做(zuo)到(dao)精(jing)度(du)高(gao)，無(wu)雜(za)質(zhi)，定(ding)時(shi)、定量加入有機物，設計了PLC加組態王上位機監控的形式對磨粉包裝工藝進行自動化改造。即以PLC作為下位機控製變頻器驅動雷蒙磨工作，上位機以IPC配以組態王Kingview 6.52實現對各係統的監控，通過PLC和IPC的數據交換
，使係統達到預期的控製目的。
1

、PLC係統結構
1.1硬件係統設計
    PLC直接對設備進行控製。IPC是shi一yi種zhong加jia固gu的de增zeng強qiang型xing個ge人ren計ji算suan機ji
，它ta可ke以yi作zuo為wei工gong業ye控kong製zhi器qi在zai工gong業ye環huan境jing中zhong可ke靠kao運yun行xing
，完wan成cheng對dui相xiang關guan模mo型xing的de複fu雜za計ji算suan，現xian場chang實shi時shi畫hua麵mian的de監jian控kong。對dui於yu鈦tai白bai粉fen粉fen碎sui係xi統tong，采cai用yong兩liang級ji控kong製zhi方fang式shi。用yong一yi台taiIPC作為上位機配以組態王Kingview 6.52進(jin)行(xing)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)，根(gen)據(ju)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)和(he)鈦(tai)白(bai)粉(fen)工(gong)藝(yi)模(mo)型(xing)調(tiao)整(zheng)參(can)數(shu)，將(jiang)現(xian)場(chang)的(de)工(gong)況(kuang)以(yi)良(liang)好(hao)的(de)畫(hua)麵(mian)顯(xian)示(shi)
，並(bing)且(qie)能(neng)接(jie)受(shou)管(guan)理(li)員(yuan)的(de)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)。下(xia)位(wei)機(ji)選(xuan)用(yong)SIEMENS S7 - 300用作現場數據的采集和反饋，根據參數反饋對設備進行直接控製。IPC與PLC之間由各自的通訊單元進行數據交換
，係統框圖如圖1suoshi。zaitaibaifenshengchanguochengzhong，zaifenjijidadaoyidingzhuansudeqingkuangxia，kaiqizhufengji，jiangleimengmonianmozhihoudetaibaifenchuiguofenjiji，youyufenjijizhuansuyitiaozhengzhitaibaifenchengpinkelijingducainengtongguodezhuangtai
，yincichanliangshoudaoleimengmonianmojingdudeyingxiang
，runianmojingduguogao，zechanliangxiajiang；如碾磨精度過低，粗顆粒無法經過分級機到達濾袋器，亦會影響產量。因此，在本係統中，依靠PLC加變頻器對雷蒙磨轉速進行PID控製，從而達到在滿足加工精度的同時，使產量最大化。
1.2軟件係統設計
1.2.1上位機軟件設計
    用IPC作為上位機，監控軟件使用亞控公司組態王Kingview 6.52作為開發元件，對控製電路及生產過程進行仿真的二次開發，建立鈦白粉粉碎係統的監控係統
，生成的組態畫麵如圖2所示。組態王Kingview 6.52提(ti)供(gong)豐(feng)富(fu)的(de)圖(tu)庫(ku)集(ji)圖(tu)形(xing)開(kai)發(fa)工(gong)具(ju)，用(yong)戶(hu)可(ke)根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)工(gong)況(kuang)，運(yun)用(yong)控(kong)件(jian)在(zai)畫(hua)麵(mian)上(shang)自(zi)由(you)搭(da)配(pei)，並(bing)為(wei)每(mei)個(ge)控(kong)件(jian)和(he)畫(hua)麵(mian)提(ti)供(gong)方(fang)便(bian)的(de)數(shu)據(ju)連(lian)接(jie)
，使(shi)界(jie)麵(mian)設(she)計(ji)變(bian)得(de)輕(qing)鬆(song)。上(shang)位(wei)機(ji)軟(ruan)件(jian)主(zhu)要(yao)設(she)計(ji)了(le)主(zhu)監(jian)控(kong)畫(hua)麵(mian)
、磨機參數設置畫麵、堿添加設置畫麵、運行技術器畫麵、報警信息查詢畫麵、設備狀態畫麵、監控曲線查詢畫麵等。主畫麵仿真了各設備運行的狀態，通過監控溫度、流量、壓(ya)力(li)等(deng)參(can)數(shu)
，使(shi)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)很(hen)容(rong)易(yi)掌(zhang)握(wo)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)。各(ge)分(fen)畫(hua)麵(mian)主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)參(can)數(shu)的(de)設(she)置(zhi)及(ji)曲(qu)線(xian)圖(tu)形(xing)顯(xian)示(shi)，幫(bang)助(zhu)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)對(dui)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)。
1.2.2下位機軟件設計
    下位機主要依靠PLC對主風機和雷蒙磨進行精確控製，並輔以各狀態之間的聯鎖報警裝置實現對係統的保護。軟件采用模塊化設計
，可實現數據的實時采集、與上位機通信、A/D轉換

、磨機電流控製
、主風機空氣流量控製、參數設置
、內(nei)部(bu)公(gong)式(shi)計(ji)算(suan)等(deng)控(kong)製(zhi)計(ji)算(suan)功(gong)能(neng)。根(gen)據(ju)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)可(ke)知(zhi)
，加(jia)工(gong)的(de)精(jing)度(du)跟(gen)產(chan)量(liang)，與(yu)主(zhu)風(feng)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)和(he)雷(lei)蒙(meng)磨(mo)的(de)轉(zhuan)速(su)有(you)直(zhi)接(jie)的(de)關(guan)係(xi)，所(suo)以(yi)在(zai)設(she)計(ji)下(xia)位(wei)機(ji)軟(ruan)件(jian)時(shi)
，主(zhu)要(yao)要(yao)考(kao)慮(lv)磨(mo)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)。其(qi)次(ci)
，為(wei)了(le)避(bi)免(mian)磨(mo)機(ji)空(kong)轉(zhuan)以(yi)及(ji)有(you)機(ji)物(wu)的(de)適(shi)量(liang)添(tian)加(jia)，根(gen)據(ju)保(bao)護(hu)原(yuan)則(ze)設(she)計(ji)了(le)緊(jin)急(ji)停(ting)車(che)控(kong)製(zhi)和(he)有(you)機(ji)物(wu)添(tian)加(jia)計(ji)算(suan)程(cheng)序(xu)。
2、模糊PID控製算法的實現
    自動控製理論中的設計方法主要是建立在被控對象的線性定常數學模型中，在實際設計過程中很難被運用。傳統PID控kong製zhi對dui參can數shu的de整zheng定ding過guo程cheng中zhong
，整zheng定ding值zhi有you一yi定ding局ju限xian性xing的de優you化hua值zhi
，而er不bu是shi全quan局ju性xing的de最zui優you值zhi，無wu法fa從cong根gen本ben上shang解jie決jue動dong態tai品pin質zhi及ji穩wen態tai精jing度du的de矛mao盾dun。模mo糊hu控kong製zhi是shi一yi種zhong適shi合he於yu工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng和he大da係xi統tong控kong製zhi方fang法fa，特te別bie是shi在zai純chun滯zhi後hou、大慣性的非線性不確定分布參數係統中
，模糊控製能取得令人滿意的效果。因此在磨機係統具有非線性、滯後性的鈦白粉粉碎係統中，加入了模糊PID控製算法，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
2.1模糊控製的原理
    如圖3所示，y為係統設定值，y為係統輸出值
，它們都是清晰量，和傳統的控製結構大致相同，隻是用模糊控製器代替傳統的數字控製器。
2.2模糊PID算法的實現
    在粗鈦白粉粉碎係統的主風機轉速PID控(kong)製(zhi)中(zhong)，由(you)於(yu)係(xi)統(tong)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)和(he)時(shi)變(bian)性(xing)因(yin)素(su)，采(cai)用(yong)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)時(shi)，為(wei)了(le)獲(huo)得(de)良(liang)好(hao)的(de)控(kong)製(zhi)效(xiao)果(guo)，必(bi)須(xu)要(yao)求(qiu)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)擁(yong)有(you)較(jiao)完(wan)善(shan)的(de)控(kong)製(zhi)規(gui)則(ze)和(he)相(xiang)對(dui)合(he)適(shi)的(de)參(can)數(shu)。這(zhe)些(xie)控(kong)製(zhi)規(gui)則(ze)和(he)參(can)數(shu)是(shi)人(ren)們(men)對(dui)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)認(ren)識(shi)的(de)模(mo)糊(hu)信(xin)息(xi)的(de)歸(gui)納(na)和(he)經(jing)驗(yan)的(de)總(zong)結(jie)。然(ran)而(er)，在(zai)通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)
，一(yi)個(ge)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)器(qi)設(she)計(ji)完(wan)成(cheng)後(hou)
，其(qi)語(yu)言(yan)規(gui)則(ze)和(he)參(can)數(shu)是(shi)確(que)定(ding)的(de)。由(you)於(yu)受(shou)控(kong)過(guo)程(cheng)的(de)高(gao)階(jie)次(ci)、時(shi)變(bian)性(xing)以(yi)及(ji)隨(sui)機(ji)幹(gan)擾(rao)等(deng)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)，造(zao)成(cheng)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)規(gui)則(ze)和(he)參(can)數(shu)不(bu)夠(gou)完(wan)善(shan)，會(hui)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)地(di)影(ying)響(xiang)控(kong)製(zhi)效(xiao)果(guo)。為(wei)了(le)彌(mi)補(bu)其(qi)不(bu)足(zu)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)自(zi)適(shi)應(ying)的(de)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)
，使(shi)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)規(gui)則(ze)和(he)其(qi)參(can)數(shu)在(zai)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)和(he)完(wan)善(shan)
，進(jin)而(er)使(shi)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)不(bu)斷(duan)完(wan)善(shan)。
    在S7 -300編程軟件STEP7中編寫用戶程序，用模糊PID控製器代替傳統的PID控製器，采用中斷方式執行模糊PID控製算法。用STEP7實現智能算法選擇適當的PID參數，通過改變PID模塊中的參數實現係統控製，這樣使PLC集成的PID模塊語句和智能控製結合，提高了磨機係統的控製精度和速度。
2.3仿真及效果分析
    利用MATLAB的模糊邏輯工具箱，按照上麵介紹的模糊PID控製器的設計方法，完成基於模糊邏輯工具箱的模糊控製器的仿真設計。圖4為係統建立的仿真模型。
    在zai忽hu略lve耦ou合he等deng因yin素su的de條tiao件jian下xia，可ke將jiang模mo糊hu控kong製zhi器qi的de廣guang義yi控kong製zhi對dui象xiang降jiang階jie，並bing近jin似si用yong二er階jie係xi統tong擬ni合he。故gu以yi下xia對dui典dian型xing的de二er階jie係xi統tong進jin行xing仿fang真zhen，並bing對dui比bi分fen析xi常chang規guiPID和模糊PID的控製效果

，仿真效果圖如圖5所示。
    從仿真結果可以看出，采用模糊自整定PID算法後，係統的超調量由原來的46%下降到15%，調節時間也比采用常規PID算法提前了1.4秒，係統的穩態誤差也基本消除了。
3
、結論
    IPC用組態王與PLC進行實時通訊
，具有速度快、可靠性高
、調節方便靈活等優點。係統人機界麵友好
，參數易於調整，係統易於擴展。本文結合鈦白粉粉碎係統
，運用了模糊PID控製算法
，采用西門子S7 - 300編寫模糊PID程序，用其設定實時P、I
、D參數，利用組態王Kingview 6.52監控磨機係統的運行情況，實現了係統的智能控製，具有控製精度高，穩定性好的優點，為智能控製算法的運用提供了新的思路。