甜菜颗粒粕是以甜菜废丝（提取糖分后的甜菜丝）为原料制成的饲料，由于其特殊的营养成分以及便于存储和运输，近年来在国际市场很受欢迎，干燥过程是决定该产品质量和成本的关键，目前我田糖厂还采用传统的人工操作方式，存在着耗能（煤，电）多，干燥质量受人为因素影响大，生产安全与可靠性差等问题。针对该干燥过程的特殊性及其实现自动控制的困难，我们研究和设计了具有特殊前馈补偿作用的模糊控制系统，采用STD工业控制计算机和变频调速技术实现了该干燥过程的自动控制，
一、干燥过程分析
干燥过程包括两个相互关联的过程，即物料在回转干燥机内的水分蒸发过程，以及为干燥机提供热量的燃烧炉燃煤过程。该工艺过程如图1所示。
物料（含水分70～80%的压榨粕）经给料机送入干燥机入口，同时与引风机吸入的高温烟气 (650～900℃)相混合，使水分在干燥机内连续蒸发．在干燥机回转作用和引风气流的合作用下，物料渐渐移向干燥机出口，干燥成为符合工艺要求（含水分为12～14%）的干粕，在干燥过程中要求燃烧炉连续供给适当温度（根据物料情况设
定）的高温烟气，并且保证煤的经济燃烧，降低生产能耗和污染。
要实现上述过程的自动控制存在以下主要困难。
1、目前还无法对于燥机排出的干粕作在线实时水分测定，也难以连续测定回转干燥机内部的温度拐布。只能通过连续测定干燥机出口和入口温度来舅定物料干燥状态。
2、干燥机内物料的水分蒸发过程不仅取决于吸入的热量，而且与引风气流和干燥机转速相关，物判干燥状态与干燥机出口温度和入口温度的关系是非线性的，时变的，并且有明显滞后性，对该复杂控制对象难以建立精确控制模型。
3、本燃烧炉除了一般燃煤链条炉所表现出的非线性，时变性，较大纯滞后特点外，其殊特性还在于：燃烧炉的烟道正是干燥机的干燥空间，而且物料是从燃烧炉与干燥机之间接口处投入。这对燃烧炉和干燥机都形成了强干扰，要求燃烧炉对负荷变化有较快响应，同时尽可能保持最佳燃烧状态，以利于节能。
二、控制系统硬件组成
本系统硬件以STD工控机(CPU: V20)为核心，根据系统功能和现场特性配置了光隔型接口板卡： A,D(STD-5488)、D/A(STD-5486).、DUD(( STD-t,373)等。还配置了热电阻，热电偶，差压变送器，电子皮带等。皮带秤用咀实时检测投入{燥机的物料流量。为了提高系统的控制精度和可靠性，同时有利于节能，系统中的电机( 4KW-110KW：全部采用变频调速器( FUJI INVENTER: FRENIC500(系列)驱动，取代了滑差调速电机和用挡风板调书风量的模式。
为了适应生产过程中的特殊处理，同时避免可能由计算机故障引起的停产事故，专门设计了一套手动方式集中控制器。由于本系统人机界面良好，切换特性理想，使得该手动方式可以作为计算机自动控制的辅助“智能”控制环节。操作人员可根据现场的特殊情况变化，对设备运行状态进行必要的调整，从而提高系统的动态响应速度和应急性能，充分发挥人的智能。
三、控制模式与算法
温度控制是干燥过程的核心。尽管目前还无法对回转烘干机内部温度分布以及被干燥物的水分作在线实时检测，但是可以通过检测和控制干燥机的出口温度和入口温度，使干燥机内形成一个合适的干燥空间，从而控制物料水分蒸发过程，保证干粕水分符合工艺指标。为了准确控制干燥机的出口和入口温度，同时考虑被控对象的复杂性，设计了具有模糊前馈补偿的串级控制系统，如图2所示。该系统的调节器也采用了模糊控制算法。
3.1 模糊前馈补偿器
由于受前工段生产的影响，投入干燥机的物料流量具由明显的波动性，为了保证干燥质量的稳定，需要根据物料流量的变化及时调整干燥机出口温度设定值和燃烧炉出口温度设定值。考虑到干燥质量受物料流量变化的影响具有非线性，时变性和滞后性，为此设计了基于模糊控制原理的前馈补偿器，实现了串级温度控制系统主控，副控回路温度设定值对物料流量波动的自动跟踪，取得满意补偿结果。该前馈补偿器如图3所示。
其中Mr为物料流量标准设定值，Mt为经过处理的实测流量。E，EC，U分别是流量偏差e，偏差变化率△e．输出控制量u的模糊语言变量。对应模糊子集为：
E={ NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
EC={NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
U={ NL, NM, NS, ZO, PS, PM, PL}
该补偿器的控制规则为：
If E=a：and EC=bj
Then U=ci （i，j=1，2，3，…，7）
根据生产经验和现场调试，得到相应模糊控制表(表1)。由于燃烧炉出口温度和干燥机出口温度控制周期以及补偿特性不同，因此模糊控制表设计也有所不同。
经现场实验调测，调节器的控制周期是T2调节器控制周期的5倍，补偿器控制时间与调节器控制时间同步。ATri是模糊补偿器输出的精确补偿温度值，为了保证系统在异常工况下的稳定性，该值与调节器设定温度值迭加时，要先作必要的判断，遵从以下两条规则：
(1)如果当前干燥机出口温度处于负偏差区（负偏差值较大的区域定义为负偏差区），则燃烧炉出口温度的负补偿量无效（即不作补偿）。
(2)如果当前干燥机出口温度处于正偏差区（正偏差值较大的区域定义为负偏差区），则燃烧炉出口温度的正补偿量无效（即不作补偿）。
基于以上原理的模糊前馈补偿器采用汇编语言编程实现。
3.2干燥机出口温度调节器
干燥机出口温度调节器（Ti调节器）是系统主控回路调节器，该调节器输出量是燃烧炉出口温度调节器（T2调节器）的设定温度。在正常工况条件下，干燥机出口温度与入口温度间保持合理的温差。此时干燥机出口温度值是现场操作工人判断物料干燥状态的依据。操作工人根据当前物料情况（压榨粕含水分程度，物料流量，菜丝质量，干粕水分的抽样）结合生产经验来设定干燥机出口温度。为了有效地克服串级回路干燥过程的滞后性，非线性和时变性，此调节器也采用模糊控制算法。
此调节器的Furzy论域取7个档级(NL, NM, NS，ZO, PL，PM，Ps)，共49条规则，用汇编语言编程实现。
3.3燃烧炉出口温度调节器
燃烧炉出口温度调节器（T2调节器）包括给煤控制，鼓风控制和炉艟负压控制三个部分．它由两个典型的模糊控剖罂组合而成，其控制关系如图4所示。
链条式燃烧炉是一个复杂的多输入多输出对象，并且输出输入各量间存在着较强的耦合关系，在满足干燥机热量要求前提下，为了保证燃烧的经济性，燃烧炉的给煤量，鼓风量和引风量三者互相制约。增大给煤量后，为使煤燃烧充分，则要求增大鼓风量。而鼓风量增大后，为了保持炉胜负压，要相应增大引风量，经过生产现场的反复实验和氧量测定，确定了本系统的最佳风／煤比。炉膛负压控制在-30Pa～-45Pa之间。
3.4干燥机回转速度控制模式
干燥机回转速度直接影响干燥空间的气流速度和物料在干燥机内的干燥时间。在正常工况下，操作工人是根据物料的稳定流量大小来设定干燥机转速。考虑到干燥机体积大（长14米，直径2米），惯性强．为了在干燥机内形成相对稳定，而且和稳定物料流量相适应的引风气流以及干燥空间。同时又避免频繁改变转速，特别是避免瞬时流量随机变化影响转速，设计了图5所示的滞回转速控制特性。在编程实现该控制特性时，可将图中的每个转速阶跃划分为4个小增量，使之分时作用，这样避免了大转速阶跃引起的机械冲击。
四、结束语
本控制系统已经在内蒙古乌兰浩特糖厂投入生产运行，经过几个生产期的运行表明：此控制系统设计合理，性能稳定可靠，操作简单方便，很好的实现了颗粒粕干燥过程的自动控制，同时实现了该生产现场的微机化管理。采用本系统后，生产每吨颗粒粕的平均耗煤量（原煤）由原来的0.92吨降到0.74吨，节煤达20%。干粕水分稳定在10%～14%范围，产品质量明显提高，产生了显著经济效益。
