摘  要： 介紹了基于九點控制器原理的熱媒加熱爐換熱器溫度控制系統。該控制系統主要包括控制邏輯模塊、數據通信模塊(OPC通信協議)、人機界面等。闡述了加熱爐換熱器溫度控制系統的原理及其組成，并在仿真平臺上對控制系統進行仿真驗證。結果表明，該控制系統能夠較好地實現對熱媒加熱爐換熱器溫度的控制，達到了預期的控制效果，進一步驗證了基于九點控制器的熱媒加熱爐換熱器溫度控制系統具有較好的發展前景。
關鍵詞： 熱媒加熱爐溫度控制系統；九點控制器；OPC通信協議；人機界面；仿真

    在原油生產中，為了保證管道中原油的流動順暢和防止管道堵塞，必須在原油運輸過程中對原油的溫度值進行控制，使其能夠穩定在合理區間內，以滿足工藝的要求。本文將一種新型的九點控制原理應用到熱媒加熱爐換熱器溫度控制中。控制系統主控制器選用羅克韋爾logix 5500 可編程邏輯控制器[1]。通信模塊選用OPC通信協議，通過RSLinx對OPC參數進行設置，實現實時監控和對控制參數的讀寫。人機界面的制作選用力控6.0為平臺。
1 控制系統的構成及其理論基礎
1.1 控制系統構成
    該熱媒加熱爐系統由壓縮空氣供給系統、熱媒加熱爐系統、熱媒-原油換熱系統和熱媒穩定供給系統4部分組成。其中熱媒加熱爐就地控制系統可分為兩個子系統——換熱器系統和燃油加熱器溫度控制系統，換熱器控制的是原油出口溫度，通過調節與原油進行熱交換的熱媒流量控制原油出口溫度為所需要的數值。換熱器在熱媒加熱爐中十分重要，其工作效率將直接影響加熱爐的整體運行情況。
1.2 換熱器溫度控制系統工作原理
    換熱器的溫度控制系統一般由溫度傳感器、調節器、執行機構和被控量組成。被控量即原油的出口溫度，溫度傳感器測量到被控量后將之變換成調節器可接受的信號，并將信號傳送給調節器。調節器將傳入的信號與設定值進行比較，將其差值作為運算依據，處理后輸出相應的控制作用。

2 系統硬件設計
    熱媒加熱爐換熱器溫度控制系統主要包括控制核心、被控對象、通信方式、人機界面。控制核心由羅克韋爾(Rockwell)公司的1756 PLC和輸入輸出模塊組成。被控對象將由MATLAB的Simulink來實現仿真。通信方式由OPC技術來統一通信標準，完成數據交換。人機界面由力控(Force Control)上位組態軟件實現實時運行信息的顯示和參數設定等功能。
    主控制器的功能是通過在內存中儲存的控制邏輯來處理輸入信號并計算出控制信號。輸入輸出模塊功能是將接收的現場信號(如電壓、電流、脈沖等)通過算法轉化為主控制器能夠處理的數字信號。溫度測量和被控對象由溫度傳感器、流量調節閥等組成，主要功能是實現對溫度信號的測量和反饋、執行控制器發出的控制信號等。
    該熱媒加熱爐換熱器溫度控制系統的數字量輸入信號有系統啟停狀態、系統自檢反饋等[3]。模擬量輸入信號有系統當前溫度。數字量輸出信號有系統啟動、系統停止、系統復位信號。模擬量輸出信號有實時控制作用Ki。系統的硬件框圖如圖2所示。

3 系統邏輯設計
    邏輯的主要實現功能包括：系統的初始化、對系統寄存器的清零、對輸入量的采集、控制算法對數據的處理、系統運行結果的計算及其計算結果的顯示等。本文中邏輯設計包括初始化模塊、主算法模塊、結果計算模塊[4]。邏輯運行流程如圖3所示。

    人機界面中控制系統運行性能指標計算結果，如圖5所示。

    實際應用之中，熱媒加熱爐的控制特性會受到各種影響而改變。常規控制方法參數整定不好，將會影響控制效果，甚至不能滿足控制要求。九點控制器是根據系統的運動情況做出控制策略，對系統的模型精度要求不高，所在系統模型發生一定程度的變化時，控制系統會保持良好的控制效果。
    本文介紹了熱媒加熱爐換熱器溫度控制系統的設計和仿真過程，對控制對象及其特性進行了詳細說明，九點控制原理相比傳統的PID控制結構相對簡單，控制策略明確，控制效果明顯，實際應用方便，如何在實際工程中應用九點控制原理是一個重要課題。
參考文獻
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