基于ePLC的智能炉温控制系统研究及应用

【摘要】我国在炉温控制系统方面研究起步较晚，绝大部分炉窑设备的温度控制系统主要采用温控仪，少部分采用可编程逻辑控制器（PLC），两者都存在系统可扩展性差，性价比低等缺陷。2011年，杭州电子科技大学浙江省嵌入式重点实验室基于CASS平台提出了ePLC（embeddedPLC，嵌入式PLC）的概念。ePLC最大的特点在于能将PLC的开发方式应用于专用控制器上，具有软硬件易扩展、高开发效率、高可靠性等特点。因此，研究基于ePLC的炉温控制关键技术，设计基于ePLC的炉温控制系统，对提高炉窑控制系统的性能和技术水平，具有重要的现实意义。论文根据炉窑烧制工艺的特点，提出了用带死区的增量式PID控制算法用于控制煤气压力。该控制算法具有误动作小、手自动切换时冲击小、不易溢出，并且不会因频繁操作而引起震荡的特点，能有效地控制煤气压力，从而实现控制炉温的效果。为了达到最优的控制效果，提出用遗传算法来优化比例阀的最小开度，在炉窑烧制过程中实时采集煤气压力数据，建立样本，实施最小开度的优化。这两个控制算法采用C语言编程，以功能块的形式嵌入控制程序的梯形图中。针对优化最小开度耗资源的缺点，论文提出了多线程控制方式，通过线程调度和同步策略，使循环周期扫描逻辑控制线程与智能优化线程相互协调，在不影响压力控制实时性的情况下，智能优化线程在CPU空闲时间运行。炉温控制系统采用软硬件协同设计的方案，层次化的软件设计和模块化的硬件设计方便了系统的开发和设计，采用CASS平台实现了系统的软硬件设计功能，为ePLC在智能控制方面的应用提供了一次探索和尝试。系统已在一座青瓷炉窑实际应用，通过实验数据分析，充分证明了该智能控制系统的可行性和实用性。
【作者】李学忠；
【导师】严义；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机系统结构，2014，硕士
【关键词】ePLC；智能控制；PID；遗传算法；多线程；

【参考文献】
[1]牛凯.自防冰桥面铺装技术研究[D].长安大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[2]王鹏.基于Lucene的中文分词技术研究与实现[D].浙江工商大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[3]罗凤麟.龙岗移动公司竞争战略研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[4]王刚.新型夹芯保温复合墙板性能研究[D].安徽建筑大学,结构工程,2013,硕士.
[5]王卉.银行办公自动化系统的设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[6]张炜.基于状态机模型的协议被动测试研究[D].中国科学技术大学,2007.
[7]刘旭.生产队：公社时期农村的基层单位[D].华中师范大学,政府经济学,2014,硕士.
[8]朱艳丹.农田水利供给中民间水利组织的作用研究[D].河南科技大学,农村与区域发展（专业学位）,2013,硕士.
[9]陈德志.船舶破损稳性计算方法研究[D].大连理工大学,船舶与海洋结构物设计制造,2004,硕士.
[10]杨敏.冬天里的灵魂独语[D].山东师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[11]余娟.鸭源性IBVZZ2004株S1和M基因在sf9昆虫细胞中的表达及表达蛋白的抗原性研究[D].河南农业大学,基础兽医学,2012,硕士.
[12]刘茂福.图像挖掘中的图像预处理技术研究[D].武汉大学,2005.
[13]王江龙.自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵并联产酵母工艺过程的研究[D].大连理工大学,生物化工,2004,硕士.
[14]冯瑶.两宋时期家训演变探析[D].辽宁大学,中国古代史,2012,硕士.
[15]吴维明.导电高分子聚吡咯传感器研究[D].浙江大学,生物医学工程,2004,硕士.
[16]李中喜.具有三维缺陷的带材拉弯矫直变形机理的研究[D].太原科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[17]郭小刚.雇主责任制度研究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[18]邹正光,俞惠江,龙飞,范艳煌.超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯[J].无机化学学报,2011,09:1753-1757.
[19]吴斌,林乔,王米渠.信息挖掘——中西医结合基因模糊分析系统[J].现代中西医结合杂志,2005,24:3187-3190.
[20]王净.益气活血方治疗不稳定性心绞痛（气虚血瘀证）的临床疗效观察[D].湖南中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[21]郭修瑞.浙江莲都农村合作银行信贷风险管理研究[D].天津大学,高级工商管理,2013,硕士.
[22]郑丕谔,马艳华.RBF神经网络的递阶遗传训练新方法[J].控制与决策,2000,02:165-168.
[23]郭磊.钛合金高速切削数值模拟研究[D].太原科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[24]雷洋.我国油气资源开发生态补偿法律制度研究[D].上海大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[25]郝晓娟.缺氧高糖预处理hUC-MSCs诱导分化为内皮样细胞的实验研究[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[26]曹超.基于ARM的移动机器人嵌入式组合导航系统研究[D].西南交通大学,电气系统控制与信息技术,2013,硕士.
[27]胡咪娜.大理白族本主造像文化变迁研究[D].云南艺术学院,艺术学,2013,硕士.
[28]赵迟.英国都铎时期枢密院制度研究[D].南京师范大学,世界史,2012,硕士.
[29]刘雪云.人民调解协议司法确认制度研究[D].华中师范大学,诉讼法学,2013,硕士.
[30]孙磊.稳态等离子体推力器阳极放电电源[D].燕山大学,电气工程,2014,硕士.
[31]刘文源.独活寄生汤配合髓芯减压干细胞移植治疗早期股骨头坏死[D].郑州大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[32]王薇.人类学电影的主题原型研究[D].湖北民族学院,文艺学,2014,硕士.
[33]尤慧.基于分布式压缩感知的无线传感器网络层次化数据融合算法研究[D].华东交通大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[34]程敬春.花园乡小麦机械化生产系统优化配置研究[D].新疆农业大学,农业机械化工程,2012,硕士.
[35]沈燕.BBS主题帖的会话分析研究[D].华中师范大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[36]全广艳.双分散柔性聚电解质在两个带电体表面吸附的数值模拟研究[D].宁波大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[37]钦云.论继续性合同的终止[D].厦门大学,民商法学,2014,硕士.
[38]张译丹.农药企业应收账款内部控制研究[D].北京交通大学,2014.
[39]秘迎君.去泛素化酶USP26基因的2个无义突变及6个错义突变对其酶活性的影响[D].河北医科大学,流行病与卫生统计学,2014,硕士.
[40]张宏群.基于组件式GIS的资源环境信息系统研究[D].贵州师范大学,环境科学,2004,硕士.
[41]冯君.新奥燃气企业文化建设研究[D].湖南大学,高级管理人员工商管理（EMBA）,2013,硕士.
[42]陈永锋.NF基因表达产物在大鼠脑的分布[D].四川大学,人体解剖与组织胚胎学,2003,硕士.
[43]崔蓉蓉.基于广义逆多元Newton-Thiele型矩阵Padé逼近及其在控制论中的应用[D].上海大学,计算数学,2014,博士.
[44]周岩梅,张琼,刁晓华,李晓玥.硝基苯和西维因在活性炭上的吸附效果及动力学研究[J].中国环境科学,2010,09:1177-1182.
[45]李大杰.山东省工业结构调整升级研究[D].山东财经大学,政治经济学,2013,硕士.
[46]刘露萍.从关联理论视角研究《生活大爆炸》中的刻意曲解现象[D].江苏科技大学,外国语言学与应用语言学,2014,硕士.
[47]李如子.分布式多天线双向协作中继传输方案的研究[D].安徽大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[48]张会建.数据仓库技术在天津电力客户服务领域的应用[J].电力需求侧管理,2005,04:56-58.
[49]张涛.移动广告联盟信息平台构建研究[D].哈尔滨理工大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[50]王焕丽.血管内超声成像的三维重构研究与实现[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.