導語：如何才能寫好一篇溫度控制器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00

1、引言

隨著可編程控制器（PLC）深入到工業(yè)控制等諸多領域，微機技術應用到可編程控制器中，不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送與處理以及對模擬量進行控制等功能，使之真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設備。而溫度控制器是重要的儀表控制組成單元，是對溫度進行控制的電開關設備，在食品、化工、生物等領域要重要的現(xiàn)實意義。因此，如何精確的對溫度控制器進行控制，是儀表控制中一類重要的研究方向。

2、可編程控制器（PLC）分析

所謂的可編程控制器就是一種帶有指令存儲器和數(shù)字或模擬I/O接口，一位運算為主，能夠完成邏輯、順序、定時、計數(shù)以及算術運算功能的自動控制裝置，隨著科學的發(fā)展與PLC的不斷進步，功能不斷增強，定義也會不斷的發(fā)生變化，但總的來說可編程控制器的內涵終究是實現(xiàn)自動控制的目的。

2.1 可編程控制器的主要功能及應用領域

PLC把自動化技術、計算機技術以及通信技術融為一體，在儀器儀表方面也有諸多的應用，簡單概括起來,功能可以表述為以下幾個方面：

(1)實現(xiàn)邏輯控制,PLC具有邏輯運算功能,它設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，因此它可以代替繼電器等更為精確的實現(xiàn)組合邏輯與順序邏輯控制。

(2)定時控制,PLC具有定時控制的功能,為用戶提供若干個定時器,并設置了定時指令。

(3)計數(shù)控制,PLC有計數(shù)控制的功能,為用戶提供了若干個計數(shù)定時器,并設置了計數(shù)指令。

(4)步進控制,PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，或者直接有步進指令,可用于步進控制。

(5)數(shù)模、模數(shù)轉換,有些PLC還提供了“數(shù)?！鞭D換和“模數(shù)”轉換等功能,能夠完成對模擬量的控制以及調節(jié)。

(6)數(shù)據(jù)處理,有的可編程控制器還存在有數(shù)據(jù)處理的能力,能進行數(shù)據(jù)并行傳送、比較和邏輯運算,BCD碼的四則運算，還能進行數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉換等功能。

(7)通信與聯(lián)網(wǎng),有的PLC還采用了通信技術,可以進行遠程I/O控制,多臺PLC之間可以進行同位連接,還可以與計算機進行上位鏈接,由一臺計算機以及若干臺PLC可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡,從而完成較大規(guī)模的復雜的控制。

(8)實現(xiàn)對控制系統(tǒng)監(jiān)控,PLC具有較強的監(jiān)控功能，操作人員通過監(jiān)控命令可以監(jiān)控有關部分的運行狀態(tài)。

2.2 可編程控制器的主要優(yōu)點

總的來說可編程控制器一種邏輯控制單元，對于可編程控制器來說，首先，變成較為簡單，可編程控制器的設計者在設計PLC時已經(jīng)充分考慮到使用者的習慣以及技術水平以及用戶的方便，構成了一個實際的PLC控制系統(tǒng)一般不需要很多的配套的設備，PLC的基本指令不多，常用于編程的梯形圖以及傳統(tǒng)的繼電接觸控制線路圖有許多相似之處，編程器的使用簡便，對程序進行增減、修改和運行監(jiān)視很方便；其次，可編程控制器的可靠性較高，PLC是專門為工業(yè)控制而設計的，在設計與控制過程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無觸點、精選器件等多層次有效的抗干擾措施，因此可靠性很高，有資料顯示可編程控制器的無故障運行時間可長達3萬小時以上，PLC自帶的自診斷功能可以迅速方便的檢查判斷故障，縮短檢修時間；再次，可編程控制器的通用性以及功能很強，PLC的品種很多，針對不同的系統(tǒng)可以靈活的選用不同的PLC，用來滿足不同的控制要求，用一臺PLC可以實現(xiàn)控制不同對象或者滿足不同的控制要求；同時，可編程控制器還具有設計、施工以及調試周期短的優(yōu)點，可編程控制器在很多領域是以軟件編程來取代硬件連線，用PLC構成的控制系統(tǒng)也比較簡單，編程也比較容易，安裝與使用方便，不需要很多的配套的設備，程序調試修改也很方便，可大大縮短可編程控制系統(tǒng)的設計、施工以及投產(chǎn)時間。

在溫度控制器中采用PLC控制，能實現(xiàn)精確控制溫度，與此同時PLC具有良好的可靠性，能夠適應較為惡劣的工作環(huán)境，對所操作的環(huán)境進行溫度的合理控制，更有利于依賴溫度行業(yè)的需要。

2.3 PLC的基本結構

可編程控制器是從計算機以及機電接觸系統(tǒng)等發(fā)展而來的，因此，在結構上可以總結為以下幾個單元：

輸入輸出部件，輸入部件接受從開關、按鈕、繼電接觸器和傳感器等輸入的現(xiàn)場控制信號，并將這些信號轉換成中央處理單元能夠接受以及處理的數(shù)字信號，而輸出部件接收經(jīng)過中央處理單元輸出的數(shù)字信號，并能把它轉化成能被控制設備以及顯示裝置所能接受的電壓或者電流信號，以驅動接觸器、電磁閥等。

中央處理單元（CPU），它是PLC的核心部件，整個可編程控制器的工作過程都在中央處理單元的控制下統(tǒng)一指揮和協(xié)調進行。

存儲器是保存系統(tǒng)程序和用戶程序的器件，系統(tǒng)存儲器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必需的程序。

電源部件為可編程控制器提供所需要的直流電源和外部輸入設備所需要的直流穩(wěn)壓電源。

編程器是可編程控制必不可缺少的重要的設備，她主要對用戶程序進行編輯、輸入、檢查、調試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。

3、溫度控制器分析

溫度控制器是對溫度進行控制的電開關設備，溫度控制器所控制的空調房間內的溫度范圍一般在18℃--28℃。窗式空調常用的溫度控制器是以壓力作用原理來推動觸點的通與斷。其結構由波紋管、感溫包（測試管）、偏心輪、微動開關等組成一個密封的感應系統(tǒng)和一個轉送信號動力的系統(tǒng)。 按照控制方法溫度控制器一般分為兩種：一種是由被冷卻對象的溫度變化來進行控制，多采用蒸氣壓力式溫度控制器，另一種由被冷卻對象的溫差變化來進行控制，多采用電子式溫度控制器。其中蒸氣壓力式溫度控制器又分為：充氣型、液氣混合型和充液型。家用空調機械式溫度控制器都以這類溫度控制器為主。而電子式溫度控制器分為：電阻式溫度控制器和熱電偶式溫度控制器。

3.1蒸氣壓力式溫度控制器原理分析

溫度控制器波紋管的動作作用于彈簧，彈簧的彈力是由控制板上的旋鈕所控制的，毛細管放在空調機的室內吸入空氣的風口處，對室內循環(huán)回風的溫度起反應。當室溫上升至調定的溫度時，毛細管和波紋管中的感溫劑氣體膨脹，使波紋管伸長并克服彈簧的彈力把開關觸點接通，此時壓縮機運轉，系統(tǒng)制冷，直到室溫又降至設定的溫度時，感溫包氣體收縮，波紋管收縮與彈簧一起動作，將開關置于斷開位置，使壓縮機的電動機電路切斷。以此反復動作，從而達到控制房間溫度的目的。

3.2電子式溫度控制器原理分析

電子式溫度控制器（電阻式）是采用電阻感溫的方法來測量的，一般采用白金絲、銅絲、鎢絲以及半導體（熱敏電阻等）為測溫電阻，這些電阻各有其優(yōu)確點。家用空調溫度控制器的傳感器大都是以熱敏電阻式。

3.3溫度控制器PLC控制系統(tǒng)分析

一般溫度控制器可以采用采用PID模糊控制技術，用先進的數(shù)碼技術通過Pvar、Ivar、Dvar（比例、積分、微分）三方面的結合調整形成一個模糊控制來解決慣性溫度誤差問題。據(jù)了解，很多廠家在使用溫度控制器的過程中，往往碰到慣性溫度誤差的問題，苦于無法解決，依靠手工調壓來控制溫度。采用PID模糊控制技術，能較好地解決了慣性溫度誤差的問題。傳統(tǒng)的溫度控制器，是利用熱電偶線在溫度化變化的情況下，產(chǎn)生變化的電流作為控制信號，對電器元件作定點的開關控制器。基于這種電流控制信號，采用PLC對溫度控制器進行控制使控制更加精準。傳統(tǒng)的溫度控制器的電熱元件一般以電熱棒、發(fā)熱圈為主，兩者里面都用發(fā)熱絲制成。發(fā)熱絲通過電流加熱時，通常達到1000℃以上，所以發(fā)熱棒、發(fā)熱圈內部溫度都很高。一般進行溫度控制的電器機械，其控制溫度多在0-400℃之間，所以，傳統(tǒng)的溫度控制器進行溫度控制期間，當被加熱器件溫度升高至設定溫度時，溫度控制器會發(fā)出信號停止加熱。但這時發(fā)熱棒或發(fā)熱圈的內部溫度會高于400℃，發(fā)熱棒、發(fā)熱圈還將會對被加熱的器件進行加熱，即使溫度控制器發(fā)出信號停止加熱，被加熱器件的溫度還往往繼續(xù)上升幾度，然后才開始下降。當下降到設定溫度的下限時，溫度控制器又開始發(fā)出加熱的信號，開始加熱，但發(fā)熱絲要把溫度傳遞到被加熱器件需要一定的時候，這就要視乎發(fā)熱絲與被加熱器件之間的介質情況而定。通常開始重新加熱時，溫度繼續(xù)下降幾度。所以，傳統(tǒng)的定點開關控制溫度會有正負誤差幾度的現(xiàn)象，但這不是溫度控制器本身的問題，而是整個熱系統(tǒng)的結構性問題，使溫度控制器控溫產(chǎn)生一種慣性溫度誤差。因此基于PLC的溫度控制器的實現(xiàn)有重要的現(xiàn)實意義。

4、結語

本文簡單介紹了PLC以及溫度控制器，分析了PLC應用的優(yōu)點以及在溫度控制器應用中的優(yōu)勢，有利于PLC在溫度控制器中的廣泛應用。

參考文獻

篇2

摘 要： 介紹了一種基于可編程片上系統(tǒng)（System-on-a-Programmable-Chip， SOPC）的智能溫度控制器的實現(xiàn)。利用SOPC技術和FPGA內部的NIOS II軟核處理器，實現(xiàn)對PID參數(shù)的智能整定、溫度的實時檢測和控制。與傳統(tǒng)的解決方案相比，基于SOPC的小生境免疫PID溫度控制器具有超調量小、調整時間短等優(yōu)點，仿真實驗驗證了該方案的有效性。

關鍵詞： 小生境； 免疫算法； PID整定； SOPC

中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）07-38-03

Design of PID temperature controller with SOPC and niche immune algorithm

Bao Ke， Shen Xiaohui， Fang Yuan， Lai Haichao

（Zhejiang Provincial Testing Institute of Electronic information Products， Hangzhou， Zhejiang 310007， China）

Abstract： This paper introduces the implementation of an intelligent temperature controller based on SOPC （System-On-a

-Programmable-Chip）. The intelligent PID parameters tuning and the real-time temperature detection and control are realized by using SOPC technology and FPGA Nios II soft core processor. Compared with the traditional solutions， the SOPC based Niche Immune PID temperature controller has the advantages of small overshoot and short adjusting time. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed method.

Key words： niche； immune algorithm； PID parameter tuning； SOPC

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是應用最為廣泛且最為重要的過程參數(shù)之一。由于溫度具有大慣性、大滯后的特性，在進行PID控制時很難通過人工方式獲取較優(yōu)的PID參數(shù)[1]。通過遺傳算法、一般免疫算法等智能優(yōu)化算法對PID參數(shù)進行優(yōu)化時，也面臨著算法過早收斂、尋優(yōu)能力不足等缺陷[2-3]。小生境免疫算法是將小生境機制引入到免疫算法基于抗體濃度的調節(jié)機制和多樣性保持策略中的智能參數(shù)優(yōu)化算法。將該算法應用于PID參數(shù)整定，可獲取性能良好的PID參數(shù)。

在傳統(tǒng)解決方案中，大多采用以單片機為核心的溫度控制器[4-5]，但它們都很難解決小生境免疫算法實時整定PID參數(shù)所帶來的性能開銷問題[6]，而且單片機一旦確定芯片型號，其內部資源配置也隨之確定，無法進行后續(xù)的系統(tǒng)升級。本文提出一種基于SOPC的小生境免疫PID溫度控制器的設計思路和實現(xiàn)方法，在常規(guī)溫度傳感電路的基礎上，以小生境免疫算法實時計算當前環(huán)境下最優(yōu)的PID參數(shù)進行PID控制，并通過PWM方式實現(xiàn)溫度調節(jié)。

1 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)以FPGA為硬件核心。首先，由溫度傳感器采集溫度參數(shù)，經(jīng)A/D轉換后送入FPGA中的NIOS II處理器，NIOS II處理器一方面將實際溫度參數(shù)通過UART串口模塊送至上位機，一方面根據(jù)溫度偏差值運算小生境免疫算法得出最優(yōu)PID參數(shù)，并控制PWM模塊輸出控制信號。系統(tǒng)構架如圖1所示。

其中，On-Chip Memory作為程序的運行空間，F(xiàn)lash作為FPGA配置文件以及軟核文件的存儲空間。FPGA上電后將Flash存儲的程序加載到On-Chip Memory中運行，CFI控制器核由SOPC Builder自帶的IP核提供。采用SOPC Builder中提供的UART IP核作為與上位機通信的接口；采用第三方設計的PWM IP核用于對加熱元件的脈沖調制。

本設計選用瑞士Sensirion公司的數(shù)字傳感器芯片SHT11采集溫度信號，SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉化和存儲功能集成到一個芯片上，在芯片內自動進行A/D轉換，無需附加外部電路即可連接FPGA。SHT11采用兩線數(shù)字串行接口SCK和DATA，具體電路如圖2所示。

4 結論

本文將SOPC技術和小生境免疫算法運用于傳統(tǒng)的PID控制，提出了基于SOPC的小生境免疫算法溫度控制器的設計方法，解決了溫度控制中PID參數(shù)最優(yōu)問題。通過小生境免疫算法的PID參數(shù)優(yōu)化實驗，驗證了該算法下獲得的PID控制器性能較優(yōu)。

參考文獻（References）：

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[2] 王鮮芳，杜志勇，潘豐.基于混沌免疫遺傳算法整定PID參數(shù)[J].

計算機工程與應用，2010.46（13）：242-244

[3] 李猛，王琦，代冀陽.基于小生境混合遺傳算法的PID參數(shù)整

定[J].計算機仿真，2009.26（4）：233-236

[4] 王皖慧.基于改進免疫算法的電阻爐溫控系統(tǒng)的研究[D].浙

江理工大學，2012：1-6

[5] 方瑾孜，王蔚生.基于單片機的激光器精確溫度控制系統(tǒng)設

計[J].電氣自動化，2013.35（6）：82-83

篇3

關鍵詞：粉煤灰法；回轉窯；Smith預估；模糊控制；仿真研究；

中圖分類號：TF341.6;TP273文獻標識碼：A文章編號：1000-7059(2006)05-00

0前言

回轉窯的生產(chǎn)過程是一個復雜的物理化學反應過程，具有大慣性，純滯后，非線性等特點，工藝過程復雜多變，難以得到精確的數(shù)學模型。目前，部分氧化鋁企業(yè)仍然借鑒現(xiàn)場操作人員的工作經(jīng)驗，通過人工調節(jié)的方式以求適應回轉窯生產(chǎn)工藝要求，這種傳統(tǒng)的控制策略不易獲得滿意的控制效果，生產(chǎn)效率低、能耗高、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。本文提出一種基于智能Smith預估器的回轉窯燒結溫度控制器，通過對整個控制系統(tǒng)的仿真研究，結果表明新的控制系統(tǒng)具有很好的快速性和很小的超調量，能夠滿足回轉窯工藝生產(chǎn)的需要．

1智能Smith預估控制策略

1.1 Smith預估器改進算法

Smith預估器最早是由O.J.M.Smith在1958年提出來的，它是一個時滯預估補償算法[1]。為克服Smith預估器對模型誤差敏感的缺點，由C.C.Hang等提出了改進的Smith預估器[2]。當改進的預估器輸入存在誤差時，傳遞函數(shù)分母的最后多了一個 因子，調整濾波時間常數(shù) 可改變閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根，從而達到提高控制系統(tǒng)性能的目的。

1.2 濾波時間常數(shù) 對系統(tǒng)的影響

預估器中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)參數(shù)在運行中發(fā)生變化時，原先設定的濾波時間常數(shù) 不一定能使系統(tǒng)的動態(tài)性能達到最佳，只有根據(jù)變化情況相應調整 ，才能使系統(tǒng)得到更好的控制效果。在仿真研究的基礎上，本文進一步采用模糊控制方法在線調整改進Smith預估器的濾波時間常數(shù) ，最終構成一個專門針對純滯后、時變系統(tǒng)的智能控制方案，如圖1所示。改進的模糊Smith智能控制方法結合了模糊PID控制與自適應Smith預估器，該方案對諸如電加熱溫控這樣的參數(shù)時變的大時滯過程，能夠改善系統(tǒng)的控制性能，使系統(tǒng)具有更強的魯棒性。

圖 1 改進的模糊Smith智能控制結構圖 圖2 參數(shù)變化時控制系統(tǒng)的響應曲線

2.3 的模糊自適應設計

根據(jù)上一節(jié)的分析，可以先根據(jù) 和 的值，確定是否需要引入一階慣性環(huán)節(jié)，如果不需要，則令 ；如果需要引入慣性環(huán)節(jié)來提高系統(tǒng)控制性能，則根據(jù) 和 的值對濾波時間常數(shù) 進行實時調整，本文的控制中采用如下調整公式

在調整過程中，應注意不能使 為負值，而且為增強系統(tǒng)的魯棒性，可以給設定一個最小值，根據(jù)經(jīng)驗，一般取最小值為 。

的值可以采用模糊控制器對 和 進行模糊推理得到， 和 即為模糊控制器的輸入，模糊化后為 與 ， 是模糊控制器的輸出。它們的模糊論域定義為{-6，-5，-4，-3，-2，-1，，0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集定義為{負大，負小，零，正小，正大}＝{NB，NS，ZO，PS，PB}。對于一個實際的系統(tǒng)，可以確定 、 和 的基本論域，從而確定模糊控制器輸入變量的量化因子和輸出控制量的比例因子，其控制規(guī)則如下：

當 負大， 負大，應增大 ，即 =PB，控制規(guī)則為：

If=NB and=NB then=PB

當 正小， 為零，此時不宜引入慣性環(huán)節(jié)，即 =NS，控制規(guī)則為：

If=PS and=ZO then=NS

如此類推，可得到25條控制規(guī)則，如表1所示如此類推，可得到25條控制規(guī)則，如表1示：

表 1濾波時間常數(shù)整定規(guī)則

模糊推理采用Mamdani推理方法，反模糊化采用重心法。

3 粉煤灰法回轉窯燒成溫度控制器仿真研究

本文基于最小二乘法，利用MATLAB仿真軟件，通過現(xiàn)場收集到從下料到窯況平穩(wěn)間的一些具有代表性、普遍性和一定密度的燃料用量與燒成帶溫數(shù)據(jù)樣本，建立出燒成帶的溫度數(shù)學模型。

當被控對象模型參數(shù)的放大系數(shù)、時間常數(shù)同時增大40%時，圖2是模糊Smith智能控制算法的響應曲線，從圖2可以看出，基于模糊Smith智能控制器控制系統(tǒng)的響應曲線在超調量、上升時間、及調節(jié)時間均滿足工藝要求。

4 結論

本文提出的模糊Smith智能控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮了模糊自整定PID算法動態(tài)性能好、抗干擾能力強、穩(wěn)態(tài)精度較高的優(yōu)點，同時采用了模糊推理的方法調整改進型Smith預估器的濾波時間常數(shù) ，改善了Smith預估器對模型參數(shù)的過于依賴性，將使Smith預估器在實際工業(yè)過程控制中得以更廣泛的應用。

參考文獻：

1 單 王鵬 杜鋼. Smith-Fuzzy控制器在回轉窯溫控系統(tǒng)中的應用[J]. 材料與冶金學報.2003

2 鄒志軍．基于模糊控制的Smith預估器的改進研究和設計[D]．合肥工業(yè)大學碩士學位論文，2005．

3 馬中華. 基于穩(wěn)態(tài)工作點的回轉窯智能操作應用研究[D]，濟南大學，2008.

篇4

隨著電網(wǎng)發(fā)展的不斷加速，GIS設備得到了越來越多的應用，在保證設備安全運行的措施中，機構箱溫度的控制起到了非常重要的作用。但由于普通的溫度控制系統(tǒng)具有很大的熱慣性，使得加熱器的加熱過程往往不夠精確，經(jīng)常導致加熱過度或者加熱不足，而如果采用了PID控制，則可以確?？刂七^程的精確性和靈敏性。

本文首先建立一個溫度變化的數(shù)學模型并進行了參數(shù)假設，確立了被控對象的數(shù)學模型；然后討論了PID控制技術的原理和優(yōu)點，最后對PID控制技術在GIS機構箱溫濕度控制中的應用進行了分析與展望。

關鍵詞：GIS設備機構箱，溫度控制，PID控制,

中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號：

1、引言

1.1背景

近年來，GIS設備以其占地面積小，可靠性高，安全性強，維護工作量小等多方面的優(yōu)點得到了越來越廣泛的應用。為了防止?jié)穸冗^大導致元件受潮，在GIS設備的機構箱內通常裝有溫濕度控制器，通過加熱的方法驅除水汽，保證箱內干燥。但普通的定點溫度控制器往往不夠精確，無法滿足設備的安全運行需求。

1.2 溫度控制的特點

溫濕度控制器在工作時，當機構箱內溫度升高至設定溫度時，控制器會發(fā)出信號停止加熱。但這時發(fā)熱器件的溫度會高于設定溫度，發(fā)熱器件還將會繼續(xù)加熱，即使控制器發(fā)出信號停止加熱，機構箱的溫度還往往繼續(xù)上升幾度。當下降到設定溫度的下限時，溫度控制器又開始發(fā)出加熱的信號，但發(fā)熱器件要把溫度傳遞到機構箱內需要一定的時間，通常開始重新加熱時，溫度已經(jīng)比設定溫度下降了幾度。所以，傳統(tǒng)的定點開關控制溫度會有正負誤差幾度的現(xiàn)象，使溫度控制器控溫產(chǎn)生一種慣性溫度誤差。

2、機構箱溫度數(shù)學模型

機構箱內的熱平衡方程為：（G為機構箱內的氣體流量，單位kg/s；Cp為氣體比熱，單位J/kg.K；T為機構箱內溫度，單位K； Th為加熱器件溫度，單位K；K為載熱體與機構箱內氣體總傳熱系數(shù)，單位W/m2.K；F為傳熱面積，單位m2。）

比熱的計算公式： （m為機構箱內氣體質量，單位kg）

密度公式：（為氣體密度，單位kg/m3；V為機構箱容積）

得出：，這個方程是該機構箱溫度數(shù)學模型的時域方程。由于直接采用時域分析法比較復雜, 所以采用復頻域分析法, 利用拉氏變換將這個溫度的數(shù)學模型轉化到復頻域中，得：。

由此可見，機構箱溫度的數(shù)學模型是一個大滯后系統(tǒng)，熱慣性很大，不能用常規(guī)的定點開關控制，必須采用能夠克服這種大滯后，大慣性的控制系統(tǒng)，以獲得良好的控制性能。

3、PID控制原理和優(yōu)點

3.1 PID控制的原理

PID 是Proportional(比例)、Integral(積分)、Differential(微分)三者的縮寫，PID 控制是應用最為廣泛的一種控制。PID 控制中實質上包含了三種控制（調節(jié)），即比例（P）控制、積分（I）控制和微分（D）控制。

（1）比例控制：其輸出的大小與偏差成比例。但是，在有限的比例系數(shù)下，比例控制不能完全消除偏差，且比例系數(shù)太大會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，需增加積分控制。

（2）積分控制：輸出與偏差的積分成比例，只要偏差存在，積分控制就會起作用(條件是控制器沒有飽和)，因此，積分控制有利于偏差的消除。但積分控制作用太強，超調量增大，使反饋信號反向增大導致相反調節(jié)甚至產(chǎn)生振蕩，系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱。

（3）微分控制：能夠迅速地反映偏差的變化率，因而能使控制器具有“超前”控制的功能。同時，根據(jù)自動控制理論可知，適當?shù)貞梦⒎挚刂瓶梢詼p少控制系統(tǒng)輸出的超調量，并且，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。

通過綜合地運用以上三種控制，可以使控制器具有合適的控制輸出。

3.2 PID 控制參數(shù)的整定

在控制系統(tǒng)中，PID 參數(shù)的選擇直接影響控制質量的好壞。在實際應用中，常使用工程整定方法。

（1）比例系數(shù)KP 與系統(tǒng)性能之間的關系

一般來說，KP太小，控制器的靈敏性很差，誤差較大時控制器才會動作。如果采用單純比例控制的話，比例系數(shù)過小意味著穩(wěn)態(tài)誤差過大。K P 太大，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度減小，可能出現(xiàn)振蕩。在過程控制中，往往喜歡用比例帶δ作為整定參數(shù)，δ與KP 的關系為：δ = 1/ KP

（2）積分時間常數(shù)TI 與系統(tǒng)性能之間的關系

積分環(huán)節(jié)的主要作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差。TI越小，與誤差積分成比例的控制作用就越強，這樣就有可能盡快地消除穩(wěn)態(tài)誤差。同時，由于積分環(huán)節(jié)的引入，增加了系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的階次，這將導致閉環(huán)系統(tǒng)振蕩傾向的加強，并使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度下降。因此，TI取值也不宜過小。

（3）微分時間常數(shù)TD 與系統(tǒng)性能之間的關系

微分環(huán)節(jié)的引入有利于系統(tǒng)應付突發(fā)的擾動，使得系統(tǒng)具有某種“預見性”。同時，對于頻率特性而言，微分環(huán)節(jié)提供一個超前的相角，這對于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有益處的。但是， TD 的取值也不宜過大，以免引入高頻干擾。

通過綜合地運用以上三種控制，可以使控制器具有合適的控制輸出。

3.3 PID 控制的優(yōu)點

由于加熱器的熱慣性問題，使得我們不能用常規(guī)的定點開關控制。而必須采用PID控制。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。

PID控制結構簡單、調試方便，用一般電子線路、電氣機械裝置很容易實現(xiàn)，在無計算機條件下，這種PID控制比其他復雜控制方法具有可實現(xiàn)的優(yōu)先條件，即使到了計算機出現(xiàn)的時代，由于被控對象輸出信息的獲取目前主要是“位置信息”、“速度信息”和部分“加速度信息”，而更高階的信息無法或很難測量，在此情況下，高維、復雜控制只能在計算方法上利用計算機的優(yōu)勢，而在實際應用中，在不能或難以獲得高階信息的條件下，PID控制或二階形式的控制器仍是應用的主要方法。

四、結論與展望

目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。應用于GIS機構箱的溫濕度控制器中時，可采用可編程控制器(PLC) ，利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制。無論是參數(shù)的設定還是調試都十分簡便。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。因此，在GIS設備的溫濕度控制器中引入PID控制技術，是一項十分有益的技術革新。

參考文獻

[1] 蔣慰孫. 過程控制工程[M]. 北京: 中國石化出版社, 1999: 71-89&174-185&373-423

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【關鍵詞】干式變壓器；溫度保護；非電量保護；改進措施

干式變壓器以其安裝簡單、噪聲低、損耗小及免維護等特點越來越普及。通常干式變壓器依靠本身配帶的溫度控制器完成溫度巡檢和溫度等非電量保護，再由繼電保護裝置完成電流、電壓等電氣量保護。

一、干式變壓器保護邏輯

SCB10系列干式變壓器廣泛運用于冶金、化工、市政等領域動力配電。以SCB10系列干式變壓器為例，其邏輯保護如下：

1.干式變壓器溫度控制器完成溫度調節(jié)（風機啟?？刂疲┖凸收蠝囟缺Ｗo

SCB10干式變壓器通常采用LD-B10干式變壓器溫度控制器實現(xiàn)溫度巡檢、風機啟停和變壓器故障導致的異常溫度保護。LD-B10干式變壓器溫度控制器由預埋在變壓器三相繞組和鐵芯中的Pt100鉑熱電阻傳感器產(chǎn)生與繞組溫度值相對應的電阻信號，經(jīng)多路開關、濾波、放大和A/D轉換后輸入單片機，單片機根據(jù)巡回檢測的測溫電阻數(shù)據(jù)和設定的各種控制參數(shù)，經(jīng)過計算與處理，輸出顯示信息和控制信號[1]。

LD-B10干式變壓器溫度控制器的邏輯保護輸出有：

溫度超過90℃，啟動干式變壓器底部散熱風機，強制風冷。

溫度超過130℃，輸出超溫報警信號。

溫度超過150℃，輸出超溫跳閘信號，跳開變壓器高低壓側開關。

Pt斷線或溫控器巡檢值超出測量范圍，輸出故障報警信號，并顯示故障信息。

2.繼電保護裝置完成電量保護

干式變壓器結構簡單，繼電保護裝置原則上只需要完成過流、速斷、差動、零序等保護即可。

干式變壓器電氣量繼電保護措施有：

過流保護：運行電流超過過流保護整定值，啟動反時限過流保護，發(fā)出報警信號。

速斷保護：運行電流超過速斷保護整定值，直接輸出跳閘信號，跳開變壓器高壓側開關。

差動保護：進出線兩端電流差值超出整定值，發(fā)出報警信號，跳開干式變壓器高低壓側開關。

零序保護：零序電流超過整定值輸出跳閘信號跳開高壓側開關。

二、干式變壓器保護存在的問題

電力繼電保護裝置具有可靠性、選擇性、靈敏性、速動性，是經(jīng)受了實踐檢驗的保護措施。在實際運行中，非電量保護出現(xiàn)的問題遠超電氣量保護。

2011年4月30日，北京某智能化大廈配電室進行高壓倒閘操作時，直流電源干擾導致干式變壓器溫度控制器誤發(fā)“變壓器高溫跳閘”信號，變壓器跳閘；2013年6月22日，鄭州某企業(yè)變壓器B相繞組Pt斷線，Pt斷線過程中溫度控制器恰巧巡檢到一個電阻值，并解析為163℃，變壓器跳閘，控制器相繼報“變壓器高溫跳閘”和“Pt斷線”信號。

兩起誤動作的根本原因是變壓器溫度控制器程序編制時邏輯保護的可靠性不足，未考慮受到干擾產(chǎn)生的瞬間異常電阻值信號和Pt斷線瞬變過程中產(chǎn)生異常電阻值的可能。

三、干式變壓器保護整定改進的措施

在重要場所應用干式變壓器時，應力求從邏輯保護上消除這些存在的誤動作隱患。

避免瞬間異常電阻值導致變壓器誤動作跳閘可從兩個角度實現(xiàn)。

1.干式變壓器溫度控制器單片機程序中添加溫度變化率變量濾除干擾

干式變壓器繞組的異常溫升原因有環(huán)境影響產(chǎn)生異常溫升、故障電流引起內阻發(fā)熱導致異常溫升和絕緣破壞放電造成異常溫升三種。環(huán)境影響產(chǎn)生的溫升和故障電流產(chǎn)生的溫升由于熱量累積和傳導有一個過程，其溫度變化率（ΔT為單位時間溫度變化量，Δt為單位時間）相對較??；絕緣破壞放電造成異常溫升也會有一個熱量累積過程，同時放電過程會導致電氣量保護動作。故采用溫度變化率來濾除異常溫度干擾完全可行[2]，實際應用中選取溫度變化率小于15攝氏度每秒，Pt熱電阻灼燒試驗通過。

2.通過電力繼電保護邏輯實現(xiàn)異常跳閘信號濾除

將干式變壓器溫度控制器“變壓器超溫報警”和“變壓器高溫跳閘”輸出信號引至電力繼電保護裝置，電力繼電保護做如下邏輯：

理論上，變壓器溫度由超溫報警的130℃升到高溫跳閘的150℃，需要一個持續(xù)時間超過1s的過程，基于此，在微機繼電保護裝置上對“變壓器超溫報警”信號做延時后與“變壓器高溫跳閘”信號邏輯與運算，濾除瞬間干擾影響。實際應用時還可以根據(jù)環(huán)境條件適度減小超溫報警整定值，增大高溫跳閘與超溫報警整定之間的溫差，增加可靠性。

綜上，由于干式變壓器非電量保護中存在的缺陷造成變壓器誤動作的幾率很大，在重要場合供電中必將造成較大損失。采取兩種邏輯保護改進措施后消除了干式變壓器非電量保護不完善導致的誤動作隱患。兩種措施在實際應用中可單獨采用或聯(lián)合使用，均可達到防止誤跳的目的。

參考文獻

篇6

關鍵詞:DSP; 溫度傳感器; 溫度控制; 模糊PID; 脈寬調制

中圖分類號:TP23 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)09-0129-03

System of Temperature Control Based on DSP and Digital Temperature Sensor

XU Xing-jian1, YUAN Zi-jun1, ZHAO Yong-li2, GAO Feng1

(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)

Abstract: Traditional temperature control system took thermal resistance as the temperature sensor, combined with air-cooled or water to achieve the purpose, size large, noisy and the accuracy is limited. The temperature measurement system composed of digital temperature sensor(DS18B20) and the DSP(TMS320F2812), the DSP pulse-width modulation is used to control the current of the TEC combined with fuzzy PID algorithm(Fuzzy-PID), to achieve the effect of temperature control, small size and 0.1 accuracy. The wiring diagram of DSP and DS18B20, the use of CCS(code editing studio) for software development are introduced. The system has been used in the LD temperature control, and has gained very good results.

Keywords: DSP; temperature sensor; temperature control; fuzzy-PID; pulse width modulation

0 引 言

20世紀60年代以來,數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing,DSP)伴隨著計算機和通信技術得到飛速發(fā)展,應用領域也越來越廣泛。在溫度控制方面,尤其是固體激光器的溫度控制,受其工作環(huán)境和條件的影響,溫度的精度要求比較嚴格,之前國內外關于溫度控制基本上都采用溫度敏感電阻來測量溫度,然后用風冷或者水冷方式來達到溫度控制效果,精度不夠且體積大。本文基于DSP芯片TMS320F2812與數(shù)字溫度傳感器DS18B20設計出一個溫度測量系統(tǒng),根據(jù)測量所得的溫度與設定的參量,并利用模糊PID算法計算出控制量,利用該控制量調節(jié)由DSP事件管理器產(chǎn)生PWM波的占空比,并作用于半導體制冷器,以達到溫度控制效果,實現(xiàn)控制精度高,體積小的溫度控制系統(tǒng)[1]。

1 系統(tǒng)硬件組成

1.1 DS18B20功能結構與使用

DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO-92小體積封裝形式;溫度測量范圍為-55~+125 ℃;可編程為9~12位A/D轉換精度,測溫分辨率可達0.062 5 ℃;CPU只需一根埠線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適合用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)中。

DS18B20的管腳排列如圖1所示。DQ為數(shù)字信號輸人/輸出端;GND為接地;VDD為外接供電電源輸人端(在寄生電源接線方式時接地)。

DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量,用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供[2],以0.062 5 ℃/LSB形式表達,其中S為符號位。例如+125 ℃的數(shù)字輸出為07DOH, +25.062 5 ℃的數(shù)字輸出為0191H, -25.062 5 ℃ 的數(shù)字輸出為FF6FH,-55 ℃的數(shù)字輸出為FC90H。

圖1 DS18B20的管腳排列

1.2 DSP介紹

這里所用DSP為TMS320F2812,它是美國TI公司新推出的低價位、高性能的16位定點DSP,是專為控制應用系統(tǒng)而設計的[3],其主頻可達150 MHz,本系統(tǒng)中所用晶振為45 MHz,片內集成了設備接口,主要起控制和計算作用。

1.3 半導體制冷器簡介

半導體制冷器是根據(jù)帕爾貼效應制成的,由兩種不同金屬組成一對熱電偶,當熱電偶邁入直流電流后因直流電通入的方向不同,將在熱電偶結點處產(chǎn)生吸熱和放熱現(xiàn)象。制冷器結構如圖2所示[4]。

把一個N型和P型半導體的粒子用金屬連接片焊接成一個電偶對。當直流電流從N極流向P極時,上端產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象,此端稱冷端,下端產(chǎn)生放熱現(xiàn)象,此端稱熱端,如果電流方向反過來,則冷熱端相互轉換。

圖2 半導體制冷原理

1.4 硬件連接

DS18B20與DSP連接主要有兩種方式:寄生電源方式和外部供電方式。本文采用外部供電方式,其中18B20的DQ口與F2812的GPIOA0口連接,具體連接如圖3所示。

圖3 DS18B20與DSP連接圖

2 溫度測量

要進行溫度控制,首先要測量所控制目標的溫度值,在本系統(tǒng)中,具體使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20與DSP結合,并利用CCS編寫程序,本系統(tǒng)開發(fā)平臺為CCS 2.2,前期安裝及芯片設置在此省略[5-6],程序流程如圖4所示。

圖4 DS18B20程序流程

DS18B20的控制包括三種時序:復位、寫時序、讀時序[7]。

復位:主機總線在t0時刻發(fā)送一個復位脈沖(最短為480 μs的低電平信號),接著在t1時刻釋放總線并進入接收狀態(tài);DSl820在檢測到總線的上升沿之后等待15~60 μs,接著在t2時刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60~240 μs)。

寫時序:對于DS18B20的寫時序分為寫0時序和寫1時序兩個過程。寫0時序和寫1時序的要求不同,當要寫0時序時,總線要被拉低至少60 μs,保證DS18B20能夠在15~45 μs之間正確地采樣I/O總線上的“0”電平,當要寫1時序時,單總線被拉低之后,在15 μs之內就得釋放單總線。寫數(shù)據(jù)持續(xù)時間應大于60 μs且小于120 μs,兩次寫操作時間間隔要大于1 μs。

讀時序:對于DS18B20的讀時序同樣分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于DS18B20的讀時序是從DSP把單總線拉低之后,在15 s之內就得釋放單總線,以便讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程,至少需要60 μs才能完成。

需要注意的是,在程序編寫時不管是復位,還是讀寫,都要注意配置GPIOA0端口的狀態(tài)(輸入或輸出),同時時序非常重要,本文中的延時都是經(jīng)過多次測試后總結出來的,根據(jù)DSP芯片的晶振不同,延時程序都會改變,否則DS18B20不會正常工作。

3 溫度控制

3.1 脈寬調制PWM輸出

TMS320F2812的事件管理模塊總共能輸出16路PWM信號,文中僅需要輸出一路占空比可調的PWM信號,并設計從PWM1引腳輸出該方波信號。文中選用通用定時器1(T1) 作為時基;全比較單元1保存調制值;計數(shù)方式采用連續(xù)增計數(shù)模式。PWM占空比值與T1的三角波數(shù)據(jù)比較,輸出PWM信號控制半導體制冷片工作。各寄存器設置如下(高速外設時鐘為22.5 MHz)[8-9]:

EvaRegs.ACTR.all=0x0006; //通過對比較方式控制寄存器的配置

EvaRegs.T1PR=5000; //定時器1周期值0.365 μs*N

EvaRegs.T1CMPR=2500; //定時器1比較值

EvaRegs.T1CNT=0; //定時器1初值設為0

EvaRegs.T1CON.all=0x144E; //連續(xù)增模式,TRS系數(shù)45M/2/16,T1使能

EvaRegs.CMPR1=1500; //占空比

文中設計的PWM周期為1.825 ms,TMS320F2812的計數(shù)器記數(shù)范圍為0~5DC。因此當系統(tǒng)裝入CMPR1寄存器的值為0或5DCH時,輸出恒為高電平或低電平?，F(xiàn)以向CMPR1寫入1 500為例,PWM1引腳的輸出周期為1.825 ms的方波。

3.2 溫度控制軟件設計

根據(jù)前面敘述,用DS18B20讀取溫度采樣值,再通過參數(shù)自整定的Fuzzy-PID算法對數(shù)據(jù)進行處理[10]:根據(jù)E和EC的狀況,由模糊控制規(guī)律再通過模糊表推導出ΔKP,KI,KD,根據(jù)式(1)計算出KP,KI,KD的大小,再計算出U的初值和ΔU,由式(2)實時計算控制量U。通過參數(shù)轉換,將U轉換為PWM參數(shù),修改EvaRegs.CMPR1的數(shù)值,改變PWM的占空比,從而控制TEC的制冷/制熱功率。

KP=KP0+f1(E, EC)

KI=KI0+f2(E,EC)

KD=KD0+f3(E, EC)

U(k)=U(k-1)+ΔU(k-1)

(1)

ΔU(k-1)=KP[E(k)-E(k-1)]+KIE(k)+

KD[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]

(2)

程序流程圖如圖5所示[10]。

圖5 溫度控制軟件流程

3.3 實驗結果

完成以上程序編寫后,首先利用仿真器進行溫度測量模擬,在標準溫度計所得室溫為31.2 ℃時,在CCS軟件中利用快速觀測窗口檢測到的溫度值為31.187 5 ℃。通過實驗證明,在外界溫度為31 ℃,采用默認設置(穩(wěn)定溫度為25 ℃)時,該溫度控制系統(tǒng)能使被控物體的溫度穩(wěn)定在25 ℃,溫度穩(wěn)定時間小于100 s,精度可達到0.1 ℃以下,達到了工業(yè)控制要求。

4 結 語

利用DSP的高速處理能力,結合DS18B20精準的溫度讀取能力,以及利用CCS開發(fā)出溫度控制系統(tǒng)。該溫度控制系統(tǒng)中應用了Fuzzy-PID算法。設計目標是:在同樣的控制精度條件下,使系統(tǒng)的過渡時間及超調量盡可能減小,以改善控制效果。采用復合控制,使系統(tǒng)能有效抑制純滯后的影響,當參數(shù)變化較大以及有干擾時,仍能取得較好的控制效果。

參考文獻

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篇7

摘要隨著我國經(jīng)濟體制的逐步深化與改革，企業(yè)內部控制的制度面臨著新的要求與挑戰(zhàn)，并在一定程度上影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此，企業(yè)管理者應適時制定出合理的內部控制制度。本文旨在論述企業(yè)財務內部控制存在的制度問題以及解決的措施，以便實現(xiàn)企業(yè)內部結構的優(yōu)化。

一、內部控制制度的涵義及目的

所謂內部控制制度，是在內部牽制的基礎上，由企業(yè)管理人員在經(jīng)營管理實踐中創(chuàng)造，并經(jīng)審計人員理論總結而逐步完善的自我監(jiān)督和自行調節(jié)體系。企業(yè)內部控制劃分為內部管理控制與內部會計控制兩大類。內部管理控制包括組織規(guī)劃以及與管理當局進行經(jīng)濟業(yè)務授權決策過程有關的程序和記錄。這種授權是與完成組織目標的職責直接有關的一種管理職能，也是企業(yè)經(jīng)濟業(yè)務會計控制的起點。內部會計控制包括資產(chǎn)保護、保證帳目和財務報告真實性和完整性的有關方法、程序和組織規(guī)劃。

企業(yè)單位制定內部控制制度的基本目的在于：保證組織機構經(jīng)濟活動的正常運轉，保護企業(yè)資產(chǎn)的安全、完整與有效運用，提高經(jīng)濟核算的正確性和可靠性，評價企業(yè)的經(jīng)濟效益，提高企業(yè)經(jīng)營管理水平。企業(yè)的日常經(jīng)營活動必須由各部門管理人員分工協(xié)作，各司其職，他們的工作都需要有一定的內部控制制度，才能相互制約、相互配合，保持正常合理的工作秩序。內部控制貫穿于企業(yè)經(jīng)營管理活動的各個方面，只要企業(yè)存在經(jīng)濟活動和經(jīng)營管理，就需要加強內部控制，建立相應的內部控制制度。

二、企業(yè)內部現(xiàn)行控制制度存在的問題

1.內部控制制度不夠完善、內容不夠完備。相當一部分企業(yè)對建立內部控制制度不夠重視，或內部控制制度有關內容不夠合理；重會計內部控制制度，輕內部管理控制制度；內部控制制度流于形式，把已訂立的企業(yè)內部控制制度“印在紙上，掛在墻上”以應付有關部門的檢查，遇到具體問題更多的是強調客觀原因，有章不循，失去了應有的剛性和嚴肅性。企業(yè)管理制度創(chuàng)新滯后，不能適應新形勢、新體制的需要，在具體實施過程中，暴露出制度體系不完善、控制內容不完備、可操作性不強、監(jiān)督不得力等一系列問題。由于受計劃經(jīng)濟的影響，各職能部門之間比較重視對行業(yè)“條條框框”的管理與指導，而對部門之間的相互銜接重視不足，形成“鐵路警察”各管一段的尷尬局面。

2.對內部控制制度的認識不足。目前一些企業(yè)對內部控制的認識存在兩種傾向值得注意：一是一部分人習慣于甚至滿足于傳統(tǒng)的經(jīng)營管理方式，認為只要能夠規(guī)范化操作就行，不必考慮是否先進。二是雖然意識到改革的必然性，但片面強調改革組織機構的重要性，忽視控制方式的跟進和強化。這就使企業(yè)改革與微觀治理機制相脫離，阻礙企業(yè)內部控制的發(fā)展和完善，對企業(yè)的發(fā)展不利。

3.機構設置不合理，人員素質較低。財務與會計合署辦公，這種機構設置在現(xiàn)代企業(yè)制度中暴露出許多弊端：⑴服務對象不明。財務監(jiān)督的服務對象是企業(yè)的所有者，它的具體運作和操縱是企業(yè)內部事務，而會計監(jiān)督的服務對象是企業(yè)內、外部利害關系人，其提供的公開化會計信息必須體現(xiàn)“真實公允”的原則。將服務對象靈活性程度不同的兩項工作合并一處，必然導致服務對象模糊，而且財務靈活性干擾了會計的公允性。⑵財會部門不堪重負。應由財務部門負責的投資、籌資和收益分配事項，涉及的時間跨度大（包括過去、現(xiàn)在和將來），采用的方法特殊（如分析、考核等）。由會計人員兼做財務，會計人員力不從心，既影響會計信息質量又導致財務管理乏力，財會部門的工作質量也隨之下降。⑶違背不相容職務分離原則。由財會部門的主管人員既管理財務收支又進行會計信息處理，極易導致基于財務收支需要而捏造會計信息；財務的對象為物流系統(tǒng)，而會計的對象是信息系統(tǒng)，財務與會計合并一處也不符合實物管理與會計記錄分離原則。會計人員素質較低表現(xiàn)在：⑴業(yè)務素質較低。據(jù)統(tǒng)計在我國1200萬會計從業(yè)人員中，受過大學專業(yè)教育的不及10%。在素質相對較高的國有企業(yè)、縣級以上集體企業(yè)的600萬會計從業(yè)人員中，大專以上學歷的也只有18.21%，有會計師資格的僅占 8.45%。⑵職業(yè)道德水準較低。有些會計人員置會計的真實公允性不顧，為了迎合某些特定需要而制造虛假會計信息，侵害他方合法利益。⑶缺乏主動性和創(chuàng)造性。會計人員往往只局限于對已發(fā)生經(jīng)濟業(yè)務的核算、報告，參與管理的意識淡薄，會計的作用得不到全面發(fā)揮。

4.產(chǎn)權關系不明，大多數(shù)管理者對內部控制不夠重視。有不少國有企業(yè)在改革過程中，一味地“放權讓利”致使原廠長負責制的領導班子現(xiàn)在既是經(jīng)理層又進入董事會，董事會成員和經(jīng)理成員高度重疊，致使企業(yè)產(chǎn)權主體缺位、權責不清，加強內部控制的受益主體模糊。根據(jù)有關抽樣資料統(tǒng)計，在上市公司的董事會成員中，100%為內部董事的公司占有效樣本數(shù)的22.1%，50%以上為內部董事的公司占有效樣本數(shù)的78.2%，董事長和總經(jīng)理一人兼任的公司占總樣本的47.7%。由此可見，公司董事會在很大程度上掌握在內部人手中，作為所有者產(chǎn)權代表的董事會，既不能充當所有者的“守護神”，又不能代表所有者對經(jīng)營者進行監(jiān)督。大多數(shù)管理者對內部控制不夠重視，無法以身作則帶頭嚴格遵守內部控制制度，逾越控制，，企業(yè)內部人控制現(xiàn)象嚴重；對職工培訓只重形式不重實質，企業(yè)文化建設薄弱；管理者自身素質還無法滿足現(xiàn)代化企業(yè)管理的需要，經(jīng)營管理水平還有待提高。企業(yè)組織結構尚未達到現(xiàn)代化企業(yè)管理的要求，存在組織與組織之間各自為政、互相推委、人浮于事等現(xiàn)象。

監(jiān)督機制不健全。目前有很多企業(yè)監(jiān)督評審主要依靠內審部門來實現(xiàn)，而有些企業(yè)的內審部門隸屬于財務部門，與財務部同屬一人領導，內部審計在形式上就缺乏應有的獨立性。另外，在內審的職能上，很多企業(yè)的內部審計工作僅僅是審核會計帳目，而在內部稽查、評價內部控制制度是否完善和企業(yè)內各組織機構執(zhí)行指定職能的效率等方面，卻未能充分發(fā)揮應有的作用。

6.內部控制信息平臺不統(tǒng)一，信息溝通滯塞。在企業(yè)內部控制制度不夠全面、沒有滲透到企業(yè)各個業(yè)務領域的情況下，部分企業(yè)內部軟件平臺不統(tǒng)一、信息系統(tǒng)不兼容，導致各部門之間無法充分共享企業(yè)內部資源，缺乏有效的信息溝通，存在許多企業(yè)管理的盲區(qū)，導致內部控制方法與企業(yè)實際狀況脫節(jié)，弱化了內部控制效果。

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（福建省送變電工程有限公司，福建 福州350013）

摘　要：內部控制制度健全與否對于企業(yè)的健康發(fā)具有重要影響。本文主要就內部控制問題進行探討，緊密結合企業(yè)尤其是中小企業(yè)的特點，有針對性地并提出企業(yè)內部控制制度構建的對策建議。

關鍵詞 ：企業(yè)內部控制制度；問題；研究

中圖分類號：F231.6文獻標志碼：A文章編號：1000-8772（2015）19-0243-01

收稿日期：2015-06-18

作者簡介：霞（1972-），女，福建福州人，本科，研究方向：企業(yè)內部控制制度。

1.企業(yè)內部控制制度概況

近年來，伴隨我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，企業(yè)無論是規(guī)模和數(shù)量均得到顯著提升。然而由于種種原因企業(yè)大都將精力放在了生產(chǎn)和市場營銷上，很少將內部控制制度建設列為企業(yè)發(fā)展的重要議事日程。由此，我們可以看出總體上企業(yè)對內部控制的認識還不是很到位，甚至還有相當一部分企業(yè)認為內部控制僅僅是企業(yè)所有者和經(jīng)營者的事情。實際上，對企業(yè)來講只有強化內部控制并以此為基礎來激發(fā)自身的活力，從而不斷發(fā)展壯大，才能適應外部環(huán)境發(fā)展的需要。

2.企業(yè)內部控制制度存在問題及分析

2.1對內部控制重要性的認識不足

目前我國相當一部分企業(yè)對內部控制的認識還比較膚淺，可以說還基本停留在原始階段或初級階段，甚至一些民營企業(yè)老板認為內部制度建設和內部控制機制完善與自己很遙遠，從而將其高高掛起，重點搞生產(chǎn)和經(jīng)營。正是基于這樣的認識，從而造成了我國絕大多數(shù)企業(yè)將主要精力和資源放在了產(chǎn)品生產(chǎn)和營銷上，至于內部控制問題在他們看來沒有必要也沒有可能建立與現(xiàn)代企業(yè)制度相適用的內部控制制度。這種理念一旦形成，將會給企業(yè)發(fā)展帶來致命威脅。

2.2制度不健全會計制度流于形式

目前，企業(yè)在管理上相對來講更為看重縱向的管理控制即上下級之間的控制，而對橫向控制即部門之間的協(xié)調、溝通與監(jiān)督力度不夠。在企業(yè)財務管理制度完善環(huán)節(jié)，很多企業(yè)基本上還沒有建立覆蓋全方位和全領域的財務規(guī)章制度，無論是財務收支還是會計核算大都依據(jù)經(jīng)驗行事，尤其是在票據(jù)管理和財務報表的編制方面還很隨意，財務管理人員無論是意識還是技術均無法適應企業(yè)發(fā)展要求。在激勵約束和監(jiān)督機制方面，我國很多企業(yè)大都重視短期利益，很少具有長遠發(fā)展戰(zhàn)略并著力打造百年老店的思維，久而久之就會嚴重削弱企業(yè)的發(fā)展后勁，致使職業(yè)經(jīng)理人采取道德風險和機會主義行為。

2.3內部審計專業(yè)性和獨立性缺失

目前，我國相當一部分企業(yè)尤其是中小企業(yè)基本上就沒有建立起真正的內部審計部門，即使有些在名稱上組建了所謂的內部審計部門，可是在機構級別設置上大都將其作為企業(yè)財務管理部門的二級附屬機構，根本談不上具體審計和監(jiān)督工作的開展。在審計工作的獨立性方面，我國絕大多數(shù)企業(yè)無論是從外部環(huán)境還是內部基礎方面均無法發(fā)揮其應有的作為內部控制的再控制職能，根本原因就是由于“在本單位主要負責人直接領導下，對本單位領導負責并報告工作”的定位從而無法實現(xiàn)對企業(yè)上司和同級的監(jiān)督。

3.完善企業(yè)內部控制制度的對策

3.1規(guī)范內部控制的主體和程序，構筑內控體系

一是大力實施財務總監(jiān)聘用負責制，設置企業(yè)獨立的財務負責人或財務總監(jiān)，并賦予其公司重大交易和資產(chǎn)變動等的審批權，在此基礎上采取定期及非定期的內部審計，及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中各種問題隱患并采取有效措施加以消除。二是強化企業(yè)內部控制體系建設，致力于構建“防、堵、查”一體化的企業(yè)內部控制機制，從而進一步加強對企業(yè)采購、生產(chǎn)和銷售等各個環(huán)節(jié)和領域的監(jiān)督與控制，堅決杜絕某個領域和環(huán)節(jié)只有一個人獨立處理現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2強化內控標準和節(jié)點控制，完善激勵約束機制

企業(yè)內部控制要切實做好標準的規(guī)范和關鍵節(jié)點的控制工作，在內部控制標準的制定方面企業(yè)董事會要真正承擔起主體責任角色，嚴格按照《企業(yè)內部控制基本規(guī)范》設計科學合理的內部控制機制、制度和操作規(guī)程，重點在采購、物流、生產(chǎn)、銷售以及核算等關鍵節(jié)點做好控制工作，并以此為基礎完善企業(yè)激勵約束機制。也許，從消極的方式和理念來看，企業(yè)在職業(yè)經(jīng)理人和所有者之間的矛盾是根本性的，甚至不可調和，畢竟二者都是對的經(jīng)濟主體。但是，只要合理找準二者之間的利益平衡點即只有企業(yè)經(jīng)營業(yè)績優(yōu)秀大家才可以共同獲利，那么企業(yè)內部控制的制度建設和機制完善便可迎刃而解。在這方面，企業(yè)應當從戰(zhàn)略高度加強激勵約束機制建設，有效協(xié)調二者之間的矛盾，促使企業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展和不斷壯大。

3.3注重企業(yè)文化建設科學，應對內控例外情況

首先，建設與內部控制制度相適應的企業(yè)文化，畢竟企業(yè)組織文化建設與企業(yè)創(chuàng)始人、掌舵人或者領導者密切相關，甚至很多企業(yè)的老板和管理層還沒有從戰(zhàn)略層面認識到企業(yè)文化建設的重要作用和實施方式，實際上，管理層的現(xiàn)代企業(yè)文化理念、受教育程度以及認識水平從根本上影響和決定企業(yè)的文化建設。不僅如此，與企業(yè)內部控制制度相適應的企業(yè)文化建設，在很大程度上更需要來自于企業(yè)管理和服務一線的基層員工的大力支持，否則企業(yè)的內部控制文化建設將會功虧一簣。因此，企業(yè)要以“以人為本”、以員工為本，將員工視為企業(yè)財富和發(fā)展目標而不是企業(yè)實現(xiàn)利潤和價值的手段及工具，按照“尊重人、培養(yǎng)人、善用人”的文化理念，通過物質激勵、精神激勵和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃等多角度提升員工的發(fā)展空間，著力提高員工干事創(chuàng)業(yè)的積極性并以此為基礎提升企業(yè)的核心競爭力。

參考文獻：

[1] 徐政旦.會計制度設計[M].上海：上海財經(jīng)大學出版社，2010.

篇9

關鍵詞：內部控制現(xiàn)狀局限

內部控制是在內部牽制的基礎上，由企業(yè)管理人員在經(jīng)營管理實踐中創(chuàng)造、并經(jīng)過長期理論總結而逐步完善的自我監(jiān)督和自行調整的體系。它是對傳統(tǒng)管理制度的重大變革，是一項政策性、綜合性很強的管理制度，其內部監(jiān)督和控制貫穿于企業(yè)經(jīng)營管理活動的全過程。

一、我國企業(yè)內部控制的現(xiàn)狀

當前企業(yè)內部財務舞弊案、違法違規(guī)事件頻發(fā)，如“三九事件”；2005年下半年，奶業(yè)巨頭伊利集團掌門人鄭俊懷挪用公款案；上市企業(yè)創(chuàng)維集團董事局主席黃宏生等。最典型的“中航油事件”等都是現(xiàn)代企業(yè)高速發(fā)展過程中企業(yè)內控失調的典型案例。

本文借鑒朱榮恩等的調查（2005年）的數(shù)據(jù)，從企業(yè)規(guī)模角度對內部控制的總體應用效果進行考察。

內部控制的總體應用效果情況（企業(yè)規(guī)模比較）

總體上看，較大規(guī)模的企業(yè)，其內部控制總體效果要好于規(guī)模較小的企業(yè)。調查的樣本我國企業(yè)內部控制總體應用效果“很好”和“較好”的有88家，只占57.9%。總體水平較低，情景堪憂。

二、我國企業(yè)內部控制局限分析

1.內部控制環(huán)境不理想

在現(xiàn)代企業(yè)制度中，股東大會和董事會之間，董事會與經(jīng)理層之間，經(jīng)理層與一般員工之間都存在著關系。通俗地說，公司治理就是指股東、董事會、監(jiān)事會、經(jīng)理層之間形成的權責分配、激勵與約束、權力制衡關系，其中股東大會是公司的最終控制主體，董事會接受股東大會的委托，決定公司的政策方針，對經(jīng)理層進行監(jiān)督，監(jiān)事會則對董事會的行為進行監(jiān)督，他們各負其責，協(xié)調運轉。而內部控制是企業(yè)董事會及管理層為確保企業(yè)財產(chǎn)安全完整、提高會計信息質量、實現(xiàn)經(jīng)營管理目標而建立和實施的一系列具有控制職能的措施和程序。

內部控制的輻射面圖

當前我國很多公司雖在形式上建立了董事會、監(jiān)事會，聘任了總經(jīng)理等高級管理人員，但完善的法人治理結構并未真正落實。在實際操作中存在董事會人員構成不合理，下屬機構設置不完備，實際監(jiān)控不到位、監(jiān)控作用弱化，并且在具體運作上也存在不少誤區(qū)：董事會中高管人員等內部董事比例過大，常有實施決策及監(jiān)控的董事會與從事公司日常經(jīng)營事務的總經(jīng)理班子在企業(yè)管理中職責重復、“一套人馬兩塊牌子”，“內部人控制”現(xiàn)象相當普遍，使內部控制制度形式化，從而大大降低了內部控制的效果。

Treaday委員會于2004年頒布全新的COSO報告《企業(yè)風險管理——總體框架》（EnterpriseRiskManagement，簡稱ERM）中指出：董事會既是內部控制的重要因素，也是企業(yè)風險管理重要手段，董事會要在企業(yè)風險管理方面負總體責任。但目前我國企業(yè)內部控制僅僅限于公司總經(jīng)理對中層管理人員和其他員工以及公司內部各項具體事務的控制，而把董事會排除在內部控制的主體之外。雖然從內部控制日常運行的過程看，企業(yè)管理層是內部控制的主體，但現(xiàn)實中企業(yè)所面臨的是一個不確定的環(huán)境，管理者的工作就是對這些不確定性做出反映，由于這種用頭腦進行非程序化工作的特點，管理者的行為變得比普通員工更加難以監(jiān)督，為了抑制高級管理人員在獲取短期利益中的機會主義傾向，及時辨認、防止經(jīng)理們可能的逾越控制等弄虛作假的行為，董事會應該對內部控制的建立、完善和有效運行負責，通過“不喪失控制的授權”來保證企業(yè)有效運行，實現(xiàn)企業(yè)的目標。2.內部控制意識薄弱

在企業(yè)中，管理人員由于受到傳統(tǒng)觀念的影響或現(xiàn)實條件的制約，往往容易對內部控制產(chǎn)生誤解，忽略企業(yè)管理內部控制的重要性。企業(yè)的內部控制制度對于企業(yè)中的每一個成員來說都是有效的，必須遵守，沒有特例，包括制定內部控制的高級管理人員在內。管理者是內部控制的設計者和執(zhí)行者，對內部控制負最終責任，他們也必須遵守相關規(guī)定，不能繞過有關控制制度。內部控制有效與否，與企業(yè)領導有直接關系。一些企業(yè)之所以內部管理混亂，很大原因是一些領導破壞現(xiàn)行制度，導致職責分離、控制制度失控，寬以待己，嚴以律人，認為內部控制只針對一般員工，和自己沒有關系。事實上，建立內部控制制度，保證內部控制系統(tǒng)有效運行是管理當局良好地履行對資產(chǎn)委托者的受托經(jīng)濟責任的有效方法。

3.具體環(huán)節(jié)的設計實施不合理

完善的現(xiàn)代企業(yè)內部控制制度，應具有:

（1）全面性，即控制觸角涉及企業(yè)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)和各個方面，沒有控制死角。

（2）可操作性，即事權劃分明確，有很強的操作性。

（3）規(guī)范性，內部控制要形成科學規(guī)范的機制，通過控制，防患于未然。

（4）有效性，內部控制制度的功能可得到有效發(fā)揮，有良好的實際效果，而不僅是“貼在墻上，掛在嘴上”。

為了確保制度被貫徹執(zhí)行，管理當局要制定相應措施和程序，包括授權和批準、職責劃分、設計和運用恰當?shù)膽{證、恰當?shù)陌踩胧?、獨立的檢查和評價等。為了保證控制目標的實現(xiàn)，企業(yè)必須制定控制政策及程序，并予以執(zhí)行，管理階層必須確保其辨認并用以處理風險的行動已經(jīng)有效落實。

4.組織內部信息溝通不暢

要有效實施內部控制，信息溝通渠道的暢通不可缺少。一個良好的信息系統(tǒng)能確保組織中每個人均清楚地知道其所承擔的職責。每位員工都必須了解內部控制制度的相關方面,以及如何生效,在控制制度中所扮演的角色、所擔負的責任以及所負責的活動,怎樣與他人的工作發(fā)生關聯(lián)等;員工必須知道企業(yè)期望他們做出哪些行為,在執(zhí)行職責時,一旦有非預期的事項發(fā)生,除了要注意該事項本身之外,查詢、解決導致該事項發(fā)生的原因及處理流程?？傊F(xiàn)有的內控制度是否合理，實施的情況如何、存在哪些問題，都要透過這個渠道向實施內控的上層管理機構如實暢通傳遞，可以有效降低風險的發(fā)生。

5.內部審計監(jiān)督機構不健全

內部審計是內部控制的一種特殊形式,它是一個企業(yè)內部經(jīng)濟活動和管理制度是否合規(guī)、合理和有效的獨立評價機構,在某種意義上是對其他內部控制的再控制。多年來,我國內部審計事業(yè)取得了長足的進展,多數(shù)企業(yè)及上市公司成立了內部審計機構,但仍存在很多問題：不具有進行監(jiān)控所必需的權力，內部審計人員的素質參差不齊,個別企業(yè)的內部審計監(jiān)督人員甚至根本不具備最基本的財務會計常識，企業(yè)的內部審計流于形式，此外由于企業(yè)內審部門都是在總經(jīng)理或分管財務副總經(jīng)理的領導之下，獨立性不強，其監(jiān)督力度也大大受到限制，尤其對高級管理人員的舞弊行為常常是無能為力。從“三九事件”等一系列例子可以看出，內部審計監(jiān)督的職責缺位，導致未能有效防止違規(guī)和錯弊的發(fā)生，從而造成無端的損失。

參考文獻：

[1]楊有紅主編:企業(yè)內部控制框架——構建與運行.杭州：浙江人民出版社，2001

[2]吳敬璉:現(xiàn)代公司與企業(yè)改革.天津:天津人民出版社，1994

[3]潘秀麗:企業(yè)內部控制研究.北京：經(jīng)濟管理出版社，2005

[4]馬崇明賈成:論現(xiàn)代企業(yè)內部控制理論與實務的發(fā)展與完善.當代財經(jīng),2000

篇10

關鍵詞：連續(xù)退火爐；溫度控制；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）05-0216-03

Abstract： In the process of aluminum foil annealing， the vertical annealing furnace is often used， which not only has high energy consumption， but also has poor temperature control delay， which leads to the low efficiency of annealing production. This paper focuses on the design of the basic structure， a new kind of continuous annealing furnace control system principle， the global application relates to the direct compensation and global linear compensation control strategy optimization， and summarizes the advantages and disadvantages of production practice， which provides guidance for the further improvement of annealing furnace.

Key words： continuous of annealing furnace； temperature control； control system

1 背景

退火t是鋁箔生產(chǎn)的最后一個主要程序熱處理，它作為鋁箔生產(chǎn)的至關重要的步驟，可以優(yōu)化鋁箔的性能，在產(chǎn)品的質量和效率方面有顯著的影響。退火爐在這重要的崗位上，對公司起著節(jié)能省錢的作用，所以退火爐的溫度如果把握好就有助于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量提高以及減少耗能。退火爐的爐溫如果沒有把握好，很容易導致產(chǎn)品不合格，達不到要求[1]。

在鋁箔退火生產(chǎn)過程中，常用使用單體立式的退火爐，整個退火工藝完全在一個爐體內完成。這樣的退火方式，不但能耗高，而且各工藝段的溫度控制時滯性差，導致退火生產(chǎn)效率低。本文設計的連續(xù)式退火爐系統(tǒng)是基于流水線生產(chǎn)的原理，依據(jù)鋁箔的退火工藝要求，由多個單體爐組成的，可連續(xù)實現(xiàn)鋁箔退火工藝從升溫、保溫、降溫等過程的自動溫控退火爐系統(tǒng)，能統(tǒng)籌控制單個退火工藝環(huán)節(jié)的鋁箔溫度，從而有效節(jié)省能耗，提高退火生產(chǎn)效率，溫度均勻性好。

2 退火爐結構原理

2.1 常用單體退火爐結構

立式退火爐一般由熱風機、溫度控制器、爐體、溫度傳感器等構成。如圖1所示，當

物料在退火爐內退火時，溫度控制器根據(jù)不

同的工藝段溫度設定值，自動控制調節(jié)爐內溫度。

2.2 連續(xù)退火爐結構

簡單地說，連續(xù)退火爐就是由多個單體爐拼湊而成的，可一次實現(xiàn)整個退火工藝的退火系統(tǒng)。如圖2所示，連續(xù)退火爐根據(jù)鋁箔退火工藝，分為進料口、升溫區(qū)、保溫區(qū)、降溫區(qū)、出料口等區(qū)，每個區(qū)根據(jù)退火工藝

需求由多個單爐體組成，各爐體之間由可升降隔離門分斷，保證爐體溫度控制的獨立性。由于整個退火工藝的連貫性、以及所有爐體的全局可控性，從而連續(xù)退火爐極大的提供了生產(chǎn)效率與熱能利用率。

3 退火爐控制原理

3.1 單體退火爐控制原理

退火爐作為典型的溫度控制系統(tǒng)，具有時滯特性。

如圖3所示，單爐體溫度控制系統(tǒng)由PID溫度控制器、熱風機、溫度檢測反饋等組成。溫度設定由上位機PLC給定，溫度反饋由2路熱電偶提供，實現(xiàn)一用一備，通過調節(jié)爐體供熱的熱風機出風口溫度來實現(xiàn)爐體溫度的可控性。

3.2 連續(xù)退火爐控制原理

如圖4 所示，連續(xù)退火爐控制系統(tǒng)由整個工藝段單爐體的控制器單元組成，單爐體溫度控制原理類似，主PLC實現(xiàn)控制信息集中采集、分析、決策、存儲。由于溫度控制的時滯性問題存在、以及退火工藝過程已連貫性實現(xiàn)，從而要求主PLC控制系統(tǒng)具備溫度超前控制優(yōu)化策略設計。

4 電控系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)的硬件設置如圖5所示，在工控機上運行羅克韋爾的RSVIEW32監(jiān)控軟件，通過以太網(wǎng)與連續(xù)退火爐控制器通訊；溫度控制單元由歐姆龍的可編程控制器、歐姆龍溫控智能儀表、以及數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊組成。歐姆龍PLC與溫控智能儀表之間通過485通訊連接，實現(xiàn)溫度控制參數(shù)的讀寫操作。電加熱系統(tǒng)通過上位機設定溫度值后，每個加溫區(qū)配置2只熱電偶，一用一備的設計反饋給控制器，由溫控智能儀表驅動臺灣的樺特調功器輸出驅動各區(qū)加熱風機，根據(jù)熱電偶反饋值進行溫度自動調節(jié)。

系統(tǒng)還配置了調節(jié)負壓、溫度、排污等管路調節(jié)閥，由控制器輸出模擬量信號來進行動作，可實現(xiàn)自動、手動靈活操作。

5 電控系統(tǒng)軟件設計

5.1 單爐體單元的溫度控制

如圖3所示，單體爐的溫控控制單元是以循環(huán)熱空氣為控制對象，通過PID調節(jié)器控制熱風機加熱絲來調節(jié)熱風溫度，從而實現(xiàn)爐體內溫度的穩(wěn)定、可控。但退火爐的爐溫設定值要隨著物料規(guī)格、工藝參數(shù)的改變而進行調整，進而影響到爐溫穩(wěn)定性。

主控制PLC通過將爐體溫度的實際值為參考進行簡單計算，限制熱風溫度設定值的上下波動幅度控制在合理值以內，以有效保證無論在過渡情況下還是在穩(wěn)態(tài)情況下，爐體溫度都能保持一個較好的穩(wěn)定性。

PID控制器[2]對溫度系統(tǒng)進行控制，通常不需要微分作用。如果加入微分作用，微小的爐溫控制器輸出變化都會引起可控硅開度的大幅度變化，進而影響到控制的效果。熱電偶溫度檢測處于爐體中，主要用于對物料爐體內的溫度進行檢測，然后在主控制器中經(jīng)過濾波處理后，參與控制策略運行，最后修改PID控制器的設定值。

5.2 爐體的全局補償策略[3]

本文根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，重點介紹兩種料溫統(tǒng)籌控制補償策略，結合不同爐溫工藝條件下的料溫經(jīng)驗值，通過對各爐段溫控控制器的設定值補償來實現(xiàn)退火物料料溫的精確控制。

5.2.1 直接補償法

主PLC控制器基于工藝經(jīng)驗值對各爐體溫度控制器設定值進行修正，通過改變單爐體爐溫控制溫度來達到控制物料料溫的目的，如圖6所示。

圖6以升溫段前4區(qū)為列，SP為主控PLC在退火工藝段的基準溫度設定值，由人為或自動程序設置；MV0為人工經(jīng)驗獲取的不同爐溫工藝條件下物料與爐溫的保溫時間的變化關系后，經(jīng)主控制器全局統(tǒng)籌原則修正作用于溫控器控制的補償輸出。

這種補償策略將人工經(jīng)獲取的料溫變化所需的能量變化平均分布到各個爐區(qū)，因而各爐區(qū)的溫控波動相對比較小，有利于爐體溫度穩(wěn)定。但是人工經(jīng)驗畢竟存在缺陷，在不同物料的溫度退火時，這種經(jīng)驗式的各區(qū)均衡補償可能會成為一種擾動，從而影響單爐體的溫度穩(wěn)定性。各區(qū)的爐溫波動之間相互影響，從而大大增加爐溫穩(wěn)定調整時間，影響物料的退火質量。

5.2.2 線性補償法

為了克服直接補償法對整個爐區(qū)爐溫影響大、爐溫調整滯后的缺點，參考人工智能策略，根據(jù)爐區(qū)對物料影響的大小，將主控制器對溫控儀表的設定值的補償分段作用于各個爐區(qū)。

同樣以升溫段前4區(qū)為列，當爐內能量交換達到平衡后，物料溫度本身波動就比較小。當各爐體溫度控制器輸出調節(jié)值很小時，只需對第4區(qū)的爐體溫度控制器進行修正即可達到對物料溫度的修正；當爐內負荷波動變化較大時，比如新物料加入時，能量交換需求巨大，故此時需對第1、2、3、4區(qū)爐體溫度控制器均進行差異修正，通過這種方式可以減小對爐區(qū)溫度的影響，大大縮減爐溫調整的時間，提供生產(chǎn)效率。

如圖7所示，主控制器修正的時間t，修正量MV1、MV2、MV3、MV4等均由上位機控制系統(tǒng)中，根據(jù)以往人工生產(chǎn)經(jīng)驗建立的人工智能專家?guī)鞌?shù)據(jù)提供，并可隨時調整優(yōu)化后，供主控制器讀取，實現(xiàn)溫度控制的人工智能超前控制優(yōu)化。

由于這種優(yōu)化策略也是基于人工經(jīng)驗建立的專家?guī)煜到y(tǒng)，故在調試過程中只能得出一些特定物料的退火控制工藝參數(shù)修正值，需人工在后續(xù)生產(chǎn)過程中，根據(jù)經(jīng)驗對新產(chǎn)品優(yōu)化策略參數(shù)不斷完善、補充。

6 連續(xù)退火爐的使用優(yōu)缺點

通過實際生產(chǎn)實踐，連續(xù)退火爐系統(tǒng)具有以下特點：

1）通過流水線生產(chǎn)方式的退火工藝，可以極大的提供生產(chǎn)效率，降低能耗；

2）由于極大的細化各工藝環(huán)節(jié)的時間、溫度控制，能很好地改進溫度控制的均勻性、可控性，降低鋁箔退火的廢品率；

3） 通過加入全局優(yōu)化補償控制策略后，相比簡單的PID溫度控制方式，能較好的優(yōu)化溫度滯后的缺陷，減少人工干預的次數(shù)，提供設備自動化水平；

4） 由于爐體只有一進一出的物料口，當生產(chǎn)過程出現(xiàn)異常情況時，不能及時將中間爐體中的物料轉運出來，存在增大了一次廢品量的概率。

7 結束語

本文主要簡單介紹鋁箔連續(xù)退火爐的結構、控制系統(tǒng)原理，簡述了基于人工智能專家?guī)煜到y(tǒng)的退火優(yōu)化補償策略思想，并對實際生產(chǎn)使用過程中優(yōu)缺點進行了總結。由于此設計是源于生產(chǎn)實踐，設計實施于生產(chǎn)實踐，因此具有較高的改進指導意義。

參考文獻：

[1] 李偉. PLC 在電加熱退火爐溫度控制中的應用[J]. 技術應用， 2015（20）.