結(jié)晶控制系統(tǒng)基于因果模型推理方式進行控制，系統(tǒng)各個部件由因果關(guān)系的特性組成，根據(jù)專家經(jīng)驗部分因果網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，其中結(jié)點表示特性(系統(tǒng)的特性有些是可以觀察到的，有些是不能觀察到的)，結(jié)點之間的連線表示因果關(guān)系。

圖3系統(tǒng)因果網(wǎng)絡(luò)圖

    各部分的因果關(guān)系通過設(shè)定的特性值進行逐次因果傳遞，每種裝置給定相應(yīng)的正確期望值，將觀察值與期望值進行比對，通過此種方式可進行規(guī)則的建立。產(chǎn)生式規(guī)則采用IF P THEN Q結(jié)構(gòu)表示因果模型中各事物和知識的因果關(guān)系，含義是如果前提P滿足，那么可以推出Q(或執(zhí)行相應(yīng)動作)。該結(jié)構(gòu)與人類正常思維有很大相似，對經(jīng)驗性關(guān)聯(lián)處理效率高。采用啟發(fā)式知識建立知識庫規(guī)則如下形式：

IF冷卻泵(正常)THEN進水口壓力(正常)

IF罐內(nèi)溶液(滿)and攪拌器(運轉(zhuǎn))and傳感器(正常)THEN罐狀態(tài)(正常)

IF罐溫控階段確定and冷卻裝置狀態(tài)=正常THEN執(zhí)行罐溫控決策。PLC表示方式為

圖4 PLC部分程序圖

    罐溫控階段確定足因果關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的一個子塊，將獲取的罐內(nèi)溫度值與根據(jù)專家經(jīng)驗給定的期望特性值匹配，確定此時的罐在何階段，并進行此狀態(tài)下溫控決策的需求值和標(biāo)志位的地址分類存儲，便于進行罐溫控決策的確定。罐溫控決策庫推理根據(jù)罐溫控階段和冷卻裝置狀態(tài)確定降溫策略：自然降溫策略，快速降溫策略，慢速降溫策略，控制策略確定后給定變頻器命令字進行控制?？焖俳禍仉A段對結(jié)晶質(zhì)量很重要，要保證平穩(wěn)快速的將溶液溫度降下來，否則不平穩(wěn)的降溫方式下，快速凝集的晶體塊附著在冷卻水管外壁上，導(dǎo)致冷卻水繼續(xù)降溫失效。在快速降溫階段，不采用pid跟蹤控制，因為在此階段溫度降低速度較快，這將導(dǎo)致控制對象的性質(zhì)有較大的變化，單一的pid參數(shù)達不到良好的控制效果且參數(shù)的整定相對比較繁瑣，另一方面，比例調(diào)節(jié)對逐漸變大的溫差作用太弱，積分調(diào)節(jié)對一直存在的偏差容易飽和，兩者難以協(xié)調(diào)?；谝陨细饕蛩?，在該階段在專家系統(tǒng)推理控制的基礎(chǔ)上加入誤差跟蹤調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)快而均衡的降溫。根據(jù)溫度偏差進行調(diào)節(jié)，其控制方式如下：

    其中tn目前值，te為目標(biāo)值，ta為上次值，a1,a2分別為前向誤差和后向誤差修正系數(shù)，b為上次的頻率命令值。其中a1，a2可根據(jù)專家經(jīng)驗和數(shù)據(jù)給出。實際生產(chǎn)中表明此種方式控制效果很好的滿足快速降溫階段要求。

PLC程序執(zhí)行方式是按照程序從上到下順序執(zhí)行，執(zhí)行完成后再重復(fù)循環(huán)刷新執(zhí)行，在進行推理時，將標(biāo)志位通過與期望值的對比作為條件，進行匹配，將各狀態(tài)值存人相應(yīng)的地址；按照依次判定的方式執(zhí)行，如果匹配不滿足條件，直接忽略此條規(guī)則，繼續(xù)執(zhí)行下個周期的循環(huán)，若條件在一個循環(huán)中滿足，那么執(zhí)行該條規(guī)則并將結(jié)論的標(biāo)志存儲；因果網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則是順序進行的可以減少沖突的發(fā)生，繼續(xù)進行因果模型中的后繼規(guī)則，直至系統(tǒng)開始動作，反饋的各示數(shù)滿足正常狀態(tài)。

圖5溫控效果圖

5 結(jié)束語

    結(jié)晶控制系統(tǒng)采取基于s7—200 pie為核心的控制系統(tǒng)，根據(jù)專家經(jīng)驗給定的各經(jīng)驗值建立知識庫，執(zhí)行簡單，效率高。冬季理想溫控曲線和實際溫控對比如圖5所示，從圖中可以看出，該溫控方式控制效果比較好，溫差誤差最大為僅為1．5攝氏度左右，很好了的滿足了生產(chǎn)要求，在該廠的實際生產(chǎn)中達到了很好的效果。該系統(tǒng)仍然在完善，罐溫控階段根據(jù)規(guī)則給定確定值，冷卻水裝置的狀態(tài)值(例如水溫受外界季節(jié)或天氣等環(huán)境影響)有時是不確定的，并且不同季節(jié)罐的自然狀態(tài)散熱情況也不近相同，要不斷完善專家系統(tǒng)知識庫的內(nèi)容，以適應(yīng)多因素變化的需求。