模糊控制在SIEMENSPLC系统中的实现(2)

　　四、STEP7实现的模糊控制算法
　　Siemens s7-300PLC的编程系统STEP7提供了丰富的功能模块，为模糊控制算法的实现提供了方便。为了简化程序编写量，提高程序的通用性并且方便调试，PLC程序设汁采用了模块化编程方法。编程语言采用梯形图(LAD)和语句表(STL)结合的形式。主模块OB1实现对子程序块的调用和数据的传递，0B35为中断服务程序模块。FBl模块为模糊控制器，完成整个模糊控制功能。它由FCl～FC4 4个子程序块组成。其中FCl完成e(液位偏差)和ec(偏差变化率)的计算;FC2进行模糊化处理，即完成精确量e，ec到模糊量E，EC的转换;FC3完成控制量表的查询功能;FC4完成模糊控制量U到精确量u的转化，并输出u。FBl依次调用4个子模块完成模糊控制各部分的功能，并实现他们之间的数据传递。FBl模糊控制器编制完成后，保存在STEP7标准库中，其具有很强的灵活性和通用性，如同STFP7中PID控制器(FB41)一样，方便调用。针对不同的被控变量，只要对FBl输入输出端进行正确的组态即可对变量进行模糊控制。数据块DB2作为FBl的背景数据块，存储量化因子Ke、Kec、Ku及其他参数。
　　整个程序设计的关键是模糊控制量表的查询部分，即FC3子程序块。在编程之前，将模糊控制量表中U的值按由上到下，由左到右的顺序依次置入数据块DBl中。数据类型为WORD型。首地址为DBWO，依次为DBW2、DBW4、…、DBW336(U的个数是13×13)。采用指针寻址的查表方法。为了简化设计，将输入模糊论域的元素[一6，…，+6]转化为[0，…，12]。控制量的基址为0，偏移地址为2×(l3×EC＋E)，由EC和E可以确定控制量的绝对地址为0+2×(13×EC＋E)。
　　通过指针变量获得地址中存储的U的模糊值。
　　以下给出主要程序部分示例:
　　OB1主循环程序：
　　L PIW256//从SM334读入液位数据，外设地址为PIW256//
　　T MD0//将采集的液位数据存入M存储区//
　　L DB2.DBD14//把DB2中量化因子Ke存入M存储区//
　　T MD8
　　L DB2.DBD18//把DB2中量化因子Kec存入M存储区//
　　T MD12
　　L DB2.DBD22//把DB2中量化因子Ku存入M存储区//
　　T MD16
　　……
　　OB35中断子程序：调用FB1实现模糊控制
　　CALL FB1，DB2//调用FB1//
　　Fuzzy_On：=1
　　DB_No:=DB1
　　N:=6
　　PV:=MD0
　　SP:=MD4
　　Ke:=MD8
　　Kec:=MD12
　　Ku:=MD16
　　HLM_e:=1.000000e+001//误差上限值//
　　LLM_e:=-1.000000e+001//误差上限值//
　　……
　　e:=MD20//液位误差值存入M存储区//
　　ec:=MD24//液位误差变化率存入M存储区//
　　u:=PQW258//把控制量的值输出到SM334，地址为PQW258//
　　……
　　FC3子程序：实现模糊控制量表查询功能
　　L  P#0.0 //利用指针寻址//
　　L  #q4 //q4中存放控制量的绝对地址//
　　SLD 3
　　+D
　　T#P1
　　L DBW [#P1]
　　T MW 10 //将控制量U的值存入MW 10//
　　最后由FC4功能块实现控制量U从模糊量到精确量的转换，即U乘以量化因子Ku再经过限幅，将最终计算结果送到模拟量输出模块实现控制作用。
　　应用了基于PLC的模糊控制器，蒸发罐液位控制效果较以前有很大改善，整定时间缩短，超调量缩小，控制稳定。比较结果如图2，图3所示。

　　五、结 论
　　基于SIEMENS PLC实现模糊控制算法，既保留PLC控制的可靠、灵活等特点，又提高了控制系统的智能化程度。采用离线计算在线查询的方法将复杂的模糊控制计算融进查询表中，在实际控制中节省计算时间，使得控制算法简单明了。对于那些非线性、大滞后、数学模型难以建立的控制系统，基于PLC的模糊控制不失为一种较理想的可选方案.