基于模糊自适应PID算法的饮料灌装温度与液位控制

摘要

随着社会经济的发展和人们的生活水平的提高，人们对自身的健康和饮食安全的关注度大大的提高，饮食的好坏直接关系着人们的身心健康，因此人们对现在以及将来的饮食安全及卫生标准有了新的认识和要求。饮料作为人们的日常饮食消费是必不可少的，尤其是对茶饮料的依赖程度也越来越高。然而由于饮料生产，尤其是茶饮料的生产灌装中，对温度的要求及其严格，对温度的控制的是否准确直接影响到饮料质量和广大消费者的人生安全问题，所以对温度的精确控制及快速的整定就显得格外的重要，而常规PID控制对温度这样的大滞后的非线性的控制对象显得尤为不足。
　　 为了比较好的解决国内目前的饮料罐装生产过程中，对饮料罐装的温度的控制要求。本文将经典PID和模糊控制相结合形成模糊自适应PID，并采用由上位机、下位机组成的二级控制系统，包括下位机PLC程序现场控制系统、上位机监控系统以及它们之间的通讯。根据系统工艺流程及工艺控制要求，下位机采用西门子S7-300PLC，通过STEP7编程软件设计PLC控制程序;上位机选用稳定性比较好的工控机，采用WinCC6.0上位机软件进行上位机的组态，通过组态工艺流程、报警查询、实时数据、历史数据等画面，实现对现场数据实时监控。在下位机PLC中通过结构化编程，设计模糊自适应PID模糊化、查询、清晰化等算法，实现了对UHT高温杀菌的温度值模糊自适应PID控制。PLC上位机通过PROFIBUS-DP总线进行连接。
　　 本设计方案具有较好的可靠性、稳定性和易扩展性，能够比较直观及时的回馈现场的实际生产情况，并且能够比较好的保证系统各控制参数的稳定精确，减少了现场操作人员的工作量及操作安全，大大提高整个系统的自动化水平和控制要求，对进一步的改善国内饮料生产有一定的影响。