温度控制在工业控制中被广泛应用，是极其重要的控制之一。温度控制具有延时和惯性的特点，它的数学模型较难建立。工业生产中，常用位式调节器和PID控制器、液位变送器等来控制温度。对于此类位式调节器，有着不可避免的缺陷，当实际温度大于给定温度时，系统不加电压，导致了超调和控制精度差，甚至出现失控。虽然PID有着较好的控制，但需大范围变化温度时，PID控制器的参数是很难确定的，而PID控制也不能总是处于最佳状态，甚至在控制过程中发生超调。随着PLC技术的不断发展，各家厂家推出了液位计适用于各类过程控制的智能专用模块，用PLC软件实现模糊控制，来处理温度控制，并能克服超调大的问题，提高控制精度。其实现方式具体有两种：其一是通过专用的硬件实现，但其价格昂贵，通用性差，并需要专门的编程设备。还有一种方式是通过软件实现，把模糊控制程序作为整个PLC控制程序的子程序，物位开关包括数据的读取、模糊推理和控制信号输出，通过中断调用子程序完成模糊控制[1-2]。
本文着重介绍电容式液位计温度控制在泡棉产品生产中的应用。
1 温度控制系统
温度控制系统结构如图1所示。系统采用FX微型机，配以模拟量输入输出模块FX-4AD、FX-2AD，该系统扫描速度快，抗干扰能力极强，当温度上升到95%以前，采取全压控制，大大节约升温时间，加热区一旦上升到95%，采用模糊控制，提高了控制精度，当上升到给定值的102%时，采取失压控制，使加热块温度快速下降。假设设定温度为220℃，热电偶电势就会送给放大电路放大，而放大信号会与基准电压2 V比较，转换为高低电平信号送给PLC，对于采样信号执行模糊算法的控制程序，输出信号经过放大，再通过晶闸管区控制加热区域。
2 模糊控制原理
如果采用传统PID控制，控制温度的超调就会比较大，液位计调节到设定值的时间就比较长，控制效果较差，为了提高控制精度，需采用模糊推理控制，对Kp、TI、TD参数进行自整定，以提高控制精度。控制原理如图2所示。
由参数可调节PID完成对温度系统的控制，模糊调节器实现对PID 3个参数的自动校正。
数字PID的位置式算法如式(1)：
Kp为比例系数，U(n)为控制器的输出，e(n)为偏差值，Ts为采样周期，TI为积分时间，TD为微分时间。
模糊控制作为PLC控制程序的一个子程序，其中包括数据的读取、模糊推理和控制信号输出。
PLC通过采样获取被控量的精确值，然后将此量与给定值比较得到误差信号E，把误差信号进行模糊化处理(即通过模糊推理系统)，得到了误差E的模糊语言的一个子集e，再由e模糊控制规则R，根据合成规则进行决策，得到模糊控制量为U(U为模糊量)。为了对被控对象进行精确的控制，还需将模糊量U转化为精确的数字量，再经D/A转换，送给执行机构，从而对被控对象实施控制。
3 模糊控制的实现
本系统采用二维模糊控制。设模糊变量为：e(温差)，ec(温差变化率)，u(输出量)。输入输出变量语言可以表达为：负大(NB)，负小(NS)，负零(NZ)，正零(PZ)，正小(PS)，正大(PB)。系统中温差、温差变化率的基本论域分别为+e、+ec，其范围为[-5，+5]。输出量u的论域设定为+u，其范围定为[-6，+6]。
本系统为双输入单输出模糊控制，根据过程控制的实际经验得到一系列推理语言规则，写成如下形式：
IF E=(NB) and EC=(PB)，then U=(PB)
例如：温度偏差(E=e’)为负大且偏差变化率(EC=ec’)为正大，则输出控制增量(U=?驻u)应为正大，以减少负偏差，使其趋近于给定值。根据这些模糊条件语句可归纳为模糊关系：
R=U(E×EC)U(2)
式(2)中，“×”为模糊关系矩阵的关系运算符号。由E、EC及上式推理合成规则，得到控制增量模糊集U为：
U=(E×EC)R(3)
求出控制决策U，再按隶属函数中位数方法得到相应的控制增量?驻u，再通过计算机离线反复调试修正，就可得到相应的模糊控制规则表。然后实时控制时，根据输入偏差与输入偏差变化率的模糊值直接查找控制表，获得控制量。
4 模糊控制的程序流程图设计
模糊控制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序，包括数据的读取、模糊推理和控制信号输出。模糊控制算法的程序流程图如图3所示。
5 模糊控制具体应用
所谓泡棉产品，就是泡棉芯被导电布包裹，在接缝处贴胶带。如图4所示。
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