温度控制器范文

导语：如何才能写好一篇温度控制器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00

1、引言

随着可编程控制器（PLC）深入到工业控制等诸多领域，微机技术应用到可编程控制器中，不但用逻辑编程取代了硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送与处理以及对模拟量进行控制等功能，使之真正成为一种电子计算机工业控制设备。而温度控制器是重要的仪表控制组成单元，是对温度进行控制的电开关设备，在食品、化工、生物等领域要重要的现实意义。因此，如何精确的对温度控制器进行控制，是仪表控制中一类重要的研究方向。

2、可编程控制器（PLC）分析

所谓的可编程控制器就是一种带有指令存储器和数字或模拟I/O接口，一位运算为主，能够完成逻辑、顺序、定时、计数以及算术运算功能的自动控制装置，随着科学的发展与PLC的不断进步，功能不断增强，定义也会不断的发生变化，但总的来说可编程控制器的内涵终究是实现自动控制的目的。

2.1 可编程控制器的主要功能及应用领域

PLC把自动化技术、计算机技术以及通信技术融为一体，在仪器仪表方面也有诸多的应用，简单概括起来,功能可以表述为以下几个方面：

(1)实现逻辑控制,PLC具有逻辑运算功能,它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，因此它可以代替继电器等更为精确的实现组合逻辑与顺序逻辑控制。

(2)定时控制,PLC具有定时控制的功能,为用户提供若干个定时器,并设置了定时指令。

(3)计数控制,PLC有计数控制的功能,为用户提供了若干个计数定时器,并设置了计数指令。

(4)步进控制,PLC为用户提供了若干个移位寄存器，或者直接有步进指令,可用于步进控制。

(5)数模、模数转换,有些PLC还提供了“数模”转换和“模数”转换等功能,能够完成对模拟量的控制以及调节。

(6)数据处理,有的可编程控制器还存在有数据处理的能力,能进行数据并行传送、比较和逻辑运算,BCD码的四则运算，还能进行数据检索、比较、数制转换等功能。

(7)通信与联网,有的PLC还采用了通信技术,可以进行远程I/O控制,多台PLC之间可以进行同位连接,还可以与计算机进行上位链接,由一台计算机以及若干台PLC可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络,从而完成较大规模的复杂的控制。

(8)实现对控制系统监控,PLC具有较强的监控功能，操作人员通过监控命令可以监控有关部分的运行状态。

2.2 可编程控制器的主要优点

总的来说可编程控制器一种逻辑控制单元，对于可编程控制器来说，首先，变成较为简单，可编程控制器的设计者在设计PLC时已经充分考虑到使用者的习惯以及技术水平以及用户的方便，构成了一个实际的PLC控制系统一般不需要很多的配套的设备，PLC的基本指令不多，常用于编程的梯形图以及传统的继电接触控制线路图有许多相似之处，编程器的使用简便，对程序进行增减、修改和运行监视很方便；其次，可编程控制器的可靠性较高，PLC是专门为工业控制而设计的，在设计与控制过程中均采用了诸如屏蔽、滤波、隔离、无触点、精选器件等多层次有效的抗干扰措施，因此可靠性很高，有资料显示可编程控制器的无故障运行时间可长达3万小时以上，PLC自带的自诊断功能可以迅速方便的检查判断故障，缩短检修时间；再次，可编程控制器的通用性以及功能很强，PLC的品种很多，针对不同的系统可以灵活的选用不同的PLC，用来满足不同的控制要求，用一台PLC可以实现控制不同对象或者满足不同的控制要求；同时，可编程控制器还具有设计、施工以及调试周期短的优点，可编程控制器在很多领域是以软件编程来取代硬件连线，用PLC构成的控制系统也比较简单，编程也比较容易，安装与使用方便，不需要很多的配套的设备，程序调试修改也很方便，可大大缩短可编程控制系统的设计、施工以及投产时间。

在温度控制器中采用PLC控制，能实现精确控制温度，与此同时PLC具有良好的可靠性，能够适应较为恶劣的工作环境，对所操作的环境进行温度的合理控制，更有利于依赖温度行业的需要。

2.3 PLC的基本结构

可编程控制器是从计算机以及机电接触系统等发展而来的，因此，在结构上可以总结为以下几个单元：

输入输出部件，输入部件接受从开关、按钮、继电接触器和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成中央处理单元能够接受以及处理的数字信号，而输出部件接收经过中央处理单元输出的数字信号，并能把它转化成能被控制设备以及显示装置所能接受的电压或者电流信号，以驱动接触器、电磁阀等。

中央处理单元（CPU），它是PLC的核心部件，整个可编程控制器的工作过程都在中央处理单元的控制下统一指挥和协调进行。

存储器是保存系统程序和用户程序的器件，系统存储器主要用于存放系统正常工作所必需的程序。

电源部件为可编程控制器提供所需要的直流电源和外部输入设备所需要的直流稳压电源。

编程器是可编程控制必不可缺少的重要的设备，她主要对用户程序进行编辑、输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。

3、温度控制器分析

温度控制器是对温度进行控制的电开关设备，温度控制器所控制的空调房间内的温度范围一般在18℃--28℃。窗式空调常用的温度控制器是以压力作用原理来推动触点的通与断。其结构由波纹管、感温包（测试管）、偏心轮、微动开关等组成一个密封的感应系统和一个转送信号动力的系统。 按照控制方法温度控制器一般分为两种：一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制，多采用蒸气压力式温度控制器，另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制，多采用电子式温度控制器。其中蒸气压力式温度控制器又分为：充气型、液气混合型和充液型。家用空调机械式温度控制器都以这类温度控制器为主。而电子式温度控制器分为：电阻式温度控制器和热电偶式温度控制器。

3.1蒸气压力式温度控制器原理分析

温度控制器波纹管的动作作用于弹簧，弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的，毛细管放在空调机的室内吸入空气的风口处，对室内循环回风的温度起反应。当室温上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通，此时压缩机运转，系统制冷，直到室温又降至设定的温度时，感温包气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作，将开关置于断开位置，使压缩机的电动机电路切断。以此反复动作，从而达到控制房间温度的目的。

3.2电子式温度控制器原理分析

电子式温度控制器（电阻式）是采用电阻感温的方法来测量的，一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体（热敏电阻等）为测温电阻，这些电阻各有其优确点。家用空调温度控制器的传感器大都是以热敏电阻式。

3.3温度控制器PLC控制系统分析

一般温度控制器可以采用采用PID模糊控制技术，用先进的数码技术通过Pvar、Ivar、Dvar（比例、积分、微分）三方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。据了解，很多厂家在使用温度控制器的过程中，往往碰到惯性温度误差的问题，苦于无法解决，依靠手工调压来控制温度。采用PID模糊控制技术，能较好地解决了惯性温度误差的问题。传统的温度控制器，是利用热电偶线在温度化变化的情况下，产生变化的电流作为控制信号，对电器元件作定点的开关控制器。基于这种电流控制信号，采用PLC对温度控制器进行控制使控制更加精准。传统的温度控制器的电热元件一般以电热棒、发热圈为主，两者里面都用发热丝制成。发热丝通过电流加热时，通常达到1000℃以上，所以发热棒、发热圈内部温度都很高。一般进行温度控制的电器机械，其控制温度多在0-400℃之间，所以，传统的温度控制器进行温度控制期间，当被加热器件温度升高至设定温度时，温度控制器会发出信号停止加热。但这时发热棒或发热圈的内部温度会高于400℃，发热棒、发热圈还将会对被加热的器件进行加热，即使温度控制器发出信号停止加热，被加热器件的温度还往往继续上升几度，然后才开始下降。当下降到设定温度的下限时，温度控制器又开始发出加热的信号，开始加热，但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时候，这就要视乎发热丝与被加热器件之间的介质情况而定。通常开始重新加热时，温度继续下降几度。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象，但这不是温度控制器本身的问题，而是整个热系统的结构性问题，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。因此基于PLC的温度控制器的实现有重要的现实意义。

4、结语

本文简单介绍了PLC以及温度控制器，分析了PLC应用的优点以及在温度控制器应用中的优势，有利于PLC在温度控制器中的广泛应用。

参考文献

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摘 要： 介绍了一种基于可编程片上系统（System-on-a-Programmable-Chip， SOPC）的智能温度控制器的实现。利用SOPC技术和FPGA内部的NIOS II软核处理器，实现对PID参数的智能整定、温度的实时检测和控制。与传统的解决方案相比，基于SOPC的小生境免疫PID温度控制器具有超调量小、调整时间短等优点，仿真实验验证了该方案的有效性。

关键词： 小生境； 免疫算法； PID整定； SOPC

中图分类号：TP18 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）07-38-03

Design of PID temperature controller with SOPC and niche immune algorithm

Bao Ke， Shen Xiaohui， Fang Yuan， Lai Haichao

（Zhejiang Provincial Testing Institute of Electronic information Products， Hangzhou， Zhejiang 310007， China）

Abstract： This paper introduces the implementation of an intelligent temperature controller based on SOPC （System-On-a

-Programmable-Chip）. The intelligent PID parameters tuning and the real-time temperature detection and control are realized by using SOPC technology and FPGA Nios II soft core processor. Compared with the traditional solutions， the SOPC based Niche Immune PID temperature controller has the advantages of small overshoot and short adjusting time. The simulation results have verified the effectiveness of the proposed method.

Key words： niche； immune algorithm； PID parameter tuning； SOPC

0 引言

在工业生产中，温度是应用最为广泛且最为重要的过程参数之一。由于温度具有大惯性、大滞后的特性，在进行PID控制时很难通过人工方式获取较优的PID参数[1]。通过遗传算法、一般免疫算法等智能优化算法对PID参数进行优化时，也面临着算法过早收敛、寻优能力不足等缺陷[2-3]。小生境免疫算法是将小生境机制引入到免疫算法基于抗体浓度的调节机制和多样性保持策略中的智能参数优化算法。将该算法应用于PID参数整定，可获取性能良好的PID参数。

在传统解决方案中，大多采用以单片机为核心的温度控制器[4-5]，但它们都很难解决小生境免疫算法实时整定PID参数所带来的性能开销问题[6]，而且单片机一旦确定芯片型号，其内部资源配置也随之确定，无法进行后续的系统升级。本文提出一种基于SOPC的小生境免疫PID温度控制器的设计思路和实现方法，在常规温度传感电路的基础上，以小生境免疫算法实时计算当前环境下最优的PID参数进行PID控制，并通过PWM方式实现温度调节。

1 系统硬件设计

本系统以FPGA为硬件核心。首先，由温度传感器采集温度参数，经A/D转换后送入FPGA中的NIOS II处理器，NIOS II处理器一方面将实际温度参数通过UART串口模块送至上位机，一方面根据温度偏差值运算小生境免疫算法得出最优PID参数，并控制PWM模块输出控制信号。系统构架如图1所示。

其中，On-Chip Memory作为程序的运行空间，Flash作为FPGA配置文件以及软核文件的存储空间。FPGA上电后将Flash存储的程序加载到On-Chip Memory中运行，CFI控制器核由SOPC Builder自带的IP核提供。采用SOPC Builder中提供的UART IP核作为与上位机通信的接口；采用第三方设计的PWM IP核用于对加热元件的脉冲调制。

本设计选用瑞士Sensirion公司的数字传感器芯片SHT11采集温度信号，SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转化和存储功能集成到一个芯片上，在芯片内自动进行A/D转换，无需附加外部电路即可连接FPGA。SHT11采用两线数字串行接口SCK和DATA，具体电路如图2所示。

4 结论

本文将SOPC技术和小生境免疫算法运用于传统的PID控制，提出了基于SOPC的小生境免疫算法温度控制器的设计方法，解决了温度控制中PID参数最优问题。通过小生境免疫算法的PID参数优化实验，验证了该算法下获得的PID控制器性能较优。

参考文献（References）：

[1] 文定都，曾红兵，何玲.基于遗传算法PID参数寻优的电加热

炉温度控制系统[J].电气自动化，2008.30（4）： 6-8

[2] 王鲜芳，杜志勇，潘丰.基于混沌免疫遗传算法整定PID参数[J].

计算机工程与应用，2010.46（13）：242-244

[3] 李猛，王琦，代冀阳.基于小生境混合遗传算法的PID参数整

定[J].计算机仿真，2009.26（4）：233-236

[4] 王皖慧.基于改进免疫算法的电阻炉温控系统的研究[D].浙

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[5] 方瑾孜，王蔚生.基于单片机的激光器精确温度控制系统设

计[J].电气自动化，2013.35（6）：82-83

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关键词：粉煤灰法；回转窑；Smith预估；模糊控制；仿真研究；

中图分类号：TF341.6;TP273文献标识码：A文章编号：1000-7059(2006)05-00

0前言

回转窑的生产过程是一个复杂的物理化学反应过程，具有大惯性，纯滞后，非线性等特点，工艺过程复杂多变，难以得到精确的数学模型。目前，部分氧化铝企业仍然借鉴现场操作人员的工作经验，通过人工调节的方式以求适应回转窑生产工艺要求，这种传统的控制策略不易获得满意的控制效果，生产效率低、能耗高、产品质量不稳定。本文提出一种基于智能Smith预估器的回转窑烧结温度控制器，通过对整个控制系统的仿真研究，结果表明新的控制系统具有很好的快速性和很小的超调量，能够满足回转窑工艺生产的需要．

1智能Smith预估控制策略

1.1 Smith预估器改进算法

Smith预估器最早是由O.J.M.Smith在1958年提出来的，它是一个时滞预估补偿算法[1]。为克服Smith预估器对模型误差敏感的缺点，由C.C.Hang等提出了改进的Smith预估器[2]。当改进的预估器输入存在误差时，传递函数分母的最后多了一个 因子，调整滤波时间常数 可改变闭环系统特征方程的根，从而达到提高控制系统性能的目的。

1.2 滤波时间常数 对系统的影响

预估器中引入了一个一阶惯性环节，当系统参数在运行中发生变化时，原先设定的滤波时间常数 不一定能使系统的动态性能达到最佳，只有根据变化情况相应调整 ，才能使系统得到更好的控制效果。在仿真研究的基础上，本文进一步采用模糊控制方法在线调整改进Smith预估器的滤波时间常数 ，最终构成一个专门针对纯滞后、时变系统的智能控制方案，如图1所示。改进的模糊Smith智能控制方法结合了模糊PID控制与自适应Smith预估器，该方案对诸如电加热温控这样的参数时变的大时滞过程，能够改善系统的控制性能，使系统具有更强的鲁棒性。

图 1 改进的模糊Smith智能控制结构图 图2 参数变化时控制系统的响应曲线

2.3 的模糊自适应设计

根据上一节的分析，可以先根据 和 的值，确定是否需要引入一阶惯性环节，如果不需要，则令 ；如果需要引入惯性环节来提高系统控制性能，则根据 和 的值对滤波时间常数 进行实时调整，本文的控制中采用如下调整公式

在调整过程中，应注意不能使 为负值，而且为增强系统的鲁棒性，可以给设定一个最小值，根据经验，一般取最小值为 。

的值可以采用模糊控制器对 和 进行模糊推理得到， 和 即为模糊控制器的输入，模糊化后为 与 ， 是模糊控制器的输出。它们的模糊论域定义为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，，0，1，2，3，4，5，6}，模糊子集定义为{负大，负小，零，正小，正大}＝{NB，NS，ZO，PS，PB}。对于一个实际的系统，可以确定 、 和 的基本论域，从而确定模糊控制器输入变量的量化因子和输出控制量的比例因子，其控制规则如下：

当 负大， 负大，应增大 ，即 =PB，控制规则为：

If=NB and=NB then=PB

当 正小， 为零，此时不宜引入惯性环节，即 =NS，控制规则为：

If=PS and=ZO then=NS

如此类推，可得到25条控制规则，如表1所示如此类推，可得到25条控制规则，如表1示：

表 1滤波时间常数整定规则

模糊推理采用Mamdani推理方法，反模糊化采用重心法。

3 粉煤灰法回转窑烧成温度控制器仿真研究

本文基于最小二乘法，利用MATLAB仿真软件，通过现场收集到从下料到窑况平稳间的一些具有代表性、普遍性和一定密度的燃料用量与烧成带温数据样本，建立出烧成带的温度数学模型。

当被控对象模型参数的放大系数、时间常数同时增大40%时，图2是模糊Smith智能控制算法的响应曲线，从图2可以看出，基于模糊Smith智能控制器控制系统的响应曲线在超调量、上升时间、及调节时间均满足工艺要求。

4 结论

本文提出的模糊Smith智能控制系统，充分发挥了模糊自整定PID算法动态性能好、抗干扰能力强、稳态精度较高的优点，同时采用了模糊推理的方法调整改进型Smith预估器的滤波时间常数 ，改善了Smith预估器对模型参数的过于依赖性，将使Smith预估器在实际工业过程控制中得以更广泛的应用。

参考文献：

1 单 王鹏 杜钢. Smith-Fuzzy控制器在回转窑温控系统中的应用[J]. 材料与冶金学报.2003

2 邹志军．基于模糊控制的Smith预估器的改进研究和设计[D]．合肥工业大学硕士学位论文，2005．

3 马中华. 基于稳态工作点的回转窑智能操作应用研究[D]，济南大学，2008.

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随着电网发展的不断加速，GIS设备得到了越来越多的应用，在保证设备安全运行的措施中，机构箱温度的控制起到了非常重要的作用。但由于普通的温度控制系统具有很大的热惯性，使得加热器的加热过程往往不够精确，经常导致加热过度或者加热不足，而如果采用了PID控制，则可以确保控制过程的精确性和灵敏性。

本文首先建立一个温度变化的数学模型并进行了参数假设，确立了被控对象的数学模型；然后讨论了PID控制技术的原理和优点，最后对PID控制技术在GIS机构箱温湿度控制中的应用进行了分析与展望。

关键词：GIS设备机构箱，温度控制，PID控制,

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

1.1背景

近年来，GIS设备以其占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量小等多方面的优点得到了越来越广泛的应用。为了防止湿度过大导致元件受潮，在GIS设备的机构箱内通常装有温湿度控制器，通过加热的方法驱除水汽，保证箱内干燥。但普通的定点温度控制器往往不够精确，无法满足设备的安全运行需求。

1.2 温度控制的特点

温湿度控制器在工作时，当机构箱内温度升高至设定温度时，控制器会发出信号停止加热。但这时发热器件的温度会高于设定温度，发热器件还将会继续加热，即使控制器发出信号停止加热，机构箱的温度还往往继续上升几度。当下降到设定温度的下限时，温度控制器又开始发出加热的信号，但发热器件要把温度传递到机构箱内需要一定的时间，通常开始重新加热时，温度已经比设定温度下降了几度。所以，传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象，使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。

2、机构箱温度数学模型

机构箱内的热平衡方程为：（G为机构箱内的气体流量，单位kg/s；Cp为气体比热，单位J/kg.K；T为机构箱内温度，单位K； Th为加热器件温度，单位K；K为载热体与机构箱内气体总传热系数，单位W/m2.K；F为传热面积，单位m2。）

比热的计算公式： （m为机构箱内气体质量，单位kg）

密度公式：（为气体密度，单位kg/m3；V为机构箱容积）

得出：，这个方程是该机构箱温度数学模型的时域方程。由于直接采用时域分析法比较复杂, 所以采用复频域分析法, 利用拉氏变换将这个温度的数学模型转化到复频域中，得：。

由此可见，机构箱温度的数学模型是一个大滞后系统，热惯性很大，不能用常规的定点开关控制，必须采用能够克服这种大滞后，大惯性的控制系统，以获得良好的控制性能。

3、PID控制原理和优点

3.1 PID控制的原理

PID 是Proportional(比例)、Integral(积分)、Differential(微分)三者的缩写，PID 控制是应用最为广泛的一种控制。PID 控制中实质上包含了三种控制（调节），即比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。

（1）比例控制：其输出的大小与偏差成比例。但是，在有限的比例系数下，比例控制不能完全消除偏差，且比例系数太大会影响控制系统的稳定性，因此，需增加积分控制。

（2）积分控制：输出与偏差的积分成比例，只要偏差存在，积分控制就会起作用(条件是控制器没有饱和)，因此，积分控制有利于偏差的消除。但积分控制作用太强，超调量增大，使反馈信号反向增大导致相反调节甚至产生振荡，系统稳定性减弱。

（3）微分控制：能够迅速地反映偏差的变化率，因而能使控制器具有“超前”控制的功能。同时，根据自动控制理论可知，适当地应用微分控制可以减少控制系统输出的超调量，并且，有利于系统稳定性的提高。

通过综合地运用以上三种控制，可以使控制器具有合适的控制输出。

3.2 PID 控制参数的整定

在控制系统中，PID 参数的选择直接影响控制质量的好坏。在实际应用中，常使用工程整定方法。

（1）比例系数KP 与系统性能之间的关系

一般来说，KP太小，控制器的灵敏性很差，误差较大时控制器才会动作。如果采用单纯比例控制的话，比例系数过小意味着稳态误差过大。K P 太大，系统的稳定裕度减小，可能出现振荡。在过程控制中，往往喜欢用比例带δ作为整定参数，δ与KP 的关系为：δ = 1/ KP

（2）积分时间常数TI 与系统性能之间的关系

积分环节的主要作用是消除稳态误差。TI越小，与误差积分成比例的控制作用就越强，这样就有可能尽快地消除稳态误差。同时，由于积分环节的引入，增加了系统开环传递函数的阶次，这将导致闭环系统振荡倾向的加强，并使系统的稳定裕度下降。因此，TI取值也不宜过小。

（3）微分时间常数TD 与系统性能之间的关系

微分环节的引入有利于系统应付突发的扰动，使得系统具有某种“预见性”。同时，对于频率特性而言，微分环节提供一个超前的相角，这对于提高系统的稳定性是有益处的。但是， TD 的取值也不宜过大，以免引入高频干扰。

通过综合地运用以上三种控制，可以使控制器具有合适的控制输出。

3.3 PID 控制的优点

由于加热器的热惯性问题，使得我们不能用常规的定点开关控制。而必须采用PID控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制结构简单、调试方便，用一般电子线路、电气机械装置很容易实现，在无计算机条件下，这种PID控制比其他复杂控制方法具有可实现的优先条件，即使到了计算机出现的时代，由于被控对象输出信息的获取目前主要是“位置信息”、“速度信息”和部分“加速度信息”，而更高阶的信息无法或很难测量，在此情况下，高维、复杂控制只能在计算方法上利用计算机的优势，而在实际应用中，在不能或难以获得高阶信息的条件下，PID控制或二阶形式的控制器仍是应用的主要方法。

四、结论与展望

目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。应用于GIS机构箱的温湿度控制器中时，可采用可编程控制器(PLC) ，利用其闭环控制模块来实现PID控制。无论是参数的设定还是调试都十分简便。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。因此，在GIS设备的温湿度控制器中引入PID控制技术，是一项十分有益的技术革新。

参考文献

[1] 蒋慰孙. 过程控制工程[M]. 北京: 中国石化出版社, 1999: 71-89&174-185&373-423

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【关键词】干式变压器；温度保护；非电量保护；改进措施

干式变压器以其安装简单、噪声低、损耗小及免维护等特点越来越普及。通常干式变压器依靠本身配带的温度控制器完成温度巡检和温度等非电量保护，再由继电保护装置完成电流、电压等电气量保护。

一、干式变压器保护逻辑

SCB10系列干式变压器广泛运用于冶金、化工、市政等领域动力配电。以SCB10系列干式变压器为例，其逻辑保护如下：

1.干式变压器温度控制器完成温度调节（风机启停控制）和故障温度保护

SCB10干式变压器通常采用LD-B10干式变压器温度控制器实现温度巡检、风机启停和变压器故障导致的异常温度保护。LD-B10干式变压器温度控制器由预埋在变压器三相绕组和铁芯中的Pt100铂热电阻传感器产生与绕组温度值相对应的电阻信号，经多路开关、滤波、放大和A/D转换后输入单片机，单片机根据巡回检测的测温电阻数据和设定的各种控制参数，经过计算与处理，输出显示信息和控制信号[1]。

LD-B10干式变压器温度控制器的逻辑保护输出有：

温度超过90℃，启动干式变压器底部散热风机，强制风冷。

温度超过130℃，输出超温报警信号。

温度超过150℃，输出超温跳闸信号，跳开变压器高低压侧开关。

Pt断线或温控器巡检值超出测量范围，输出故障报警信号，并显示故障信息。

2.继电保护装置完成电量保护

干式变压器结构简单，继电保护装置原则上只需要完成过流、速断、差动、零序等保护即可。

干式变压器电气量继电保护措施有：

过流保护：运行电流超过过流保护整定值，启动反时限过流保护，发出报警信号。

速断保护：运行电流超过速断保护整定值，直接输出跳闸信号，跳开变压器高压侧开关。

差动保护：进出线两端电流差值超出整定值，发出报警信号，跳开干式变压器高低压侧开关。

零序保护：零序电流超过整定值输出跳闸信号跳开高压侧开关。

二、干式变压器保护存在的问题

电力继电保护装置具有可靠性、选择性、灵敏性、速动性，是经受了实践检验的保护措施。在实际运行中，非电量保护出现的问题远超电气量保护。

2011年4月30日，北京某智能化大厦配电室进行高压倒闸操作时，直流电源干扰导致干式变压器温度控制器误发“变压器高温跳闸”信号，变压器跳闸；2013年6月22日，郑州某企业变压器B相绕组Pt断线，Pt断线过程中温度控制器恰巧巡检到一个电阻值，并解析为163℃，变压器跳闸，控制器相继报“变压器高温跳闸”和“Pt断线”信号。

两起误动作的根本原因是变压器温度控制器程序编制时逻辑保护的可靠性不足，未考虑受到干扰产生的瞬间异常电阻值信号和Pt断线瞬变过程中产生异常电阻值的可能。

三、干式变压器保护整定改进的措施

在重要场所应用干式变压器时，应力求从逻辑保护上消除这些存在的误动作隐患。

避免瞬间异常电阻值导致变压器误动作跳闸可从两个角度实现。

1.干式变压器温度控制器单片机程序中添加温度变化率变量滤除干扰

干式变压器绕组的异常温升原因有环境影响产生异常温升、故障电流引起内阻发热导致异常温升和绝缘破坏放电造成异常温升三种。环境影响产生的温升和故障电流产生的温升由于热量累积和传导有一个过程，其温度变化率（ΔT为单位时间温度变化量，Δt为单位时间）相对较小；绝缘破坏放电造成异常温升也会有一个热量累积过程，同时放电过程会导致电气量保护动作。故采用温度变化率来滤除异常温度干扰完全可行[2]，实际应用中选取温度变化率小于15摄氏度每秒，Pt热电阻灼烧试验通过。

2.通过电力继电保护逻辑实现异常跳闸信号滤除

将干式变压器温度控制器“变压器超温报警”和“变压器高温跳闸”输出信号引至电力继电保护装置，电力继电保护做如下逻辑：

理论上，变压器温度由超温报警的130℃升到高温跳闸的150℃，需要一个持续时间超过1s的过程，基于此，在微机继电保护装置上对“变压器超温报警”信号做延时后与“变压器高温跳闸”信号逻辑与运算，滤除瞬间干扰影响。实际应用时还可以根据环境条件适度减小超温报警整定值，增大高温跳闸与超温报警整定之间的温差，增加可靠性。

综上，由于干式变压器非电量保护中存在的缺陷造成变压器误动作的几率很大，在重要场合供电中必将造成较大损失。采取两种逻辑保护改进措施后消除了干式变压器非电量保护不完善导致的误动作隐患。两种措施在实际应用中可单独采用或联合使用，均可达到防止误跳的目的。

参考文献

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关键词:DSP; 温度传感器; 温度控制; 模糊PID; 脉宽调制

中图分类号:TP23 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)09-0129-03

System of Temperature Control Based on DSP and Digital Temperature Sensor

XU Xing-jian1, YUAN Zi-jun1, ZHAO Yong-li2, GAO Feng1

(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)

Abstract: Traditional temperature control system took thermal resistance as the temperature sensor, combined with air-cooled or water to achieve the purpose, size large, noisy and the accuracy is limited. The temperature measurement system composed of digital temperature sensor(DS18B20) and the DSP(TMS320F2812), the DSP pulse-width modulation is used to control the current of the TEC combined with fuzzy PID algorithm(Fuzzy-PID), to achieve the effect of temperature control, small size and 0.1 accuracy. The wiring diagram of DSP and DS18B20, the use of CCS(code editing studio) for software development are introduced. The system has been used in the LD temperature control, and has gained very good results.

Keywords: DSP; temperature sensor; temperature control; fuzzy-PID; pulse width modulation

0 引 言

20世纪60年代以来,数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展,应用领域也越来越广泛。在温度控制方面,尤其是固体激光器的温度控制,受其工作环境和条件的影响,温度的精度要求比较严格,之前国内外关于温度控制基本上都采用温度敏感电阻来测量温度,然后用风冷或者水冷方式来达到温度控制效果,精度不够且体积大。本文基于DSP芯片TMS320F2812与数字温度传感器DS18B20设计出一个温度测量系统,根据测量所得的温度与设定的参量,并利用模糊PID算法计算出控制量,利用该控制量调节由DSP事件管理器产生PWM波的占空比,并作用于半导体制冷器,以达到温度控制效果,实现控制精度高,体积小的温度控制系统[1]。

1 系统硬件组成

1.1 DS18B20功能结构与使用

DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55~+125 ℃;可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.062 5 ℃;CPU只需一根埠线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适合用于远距离多点温度检测系统中。

DS18B20的管脚排列如图1所示。DQ为数字信号输人/输出端;GND为接地;VDD为外接供电电源输人端(在寄生电源接线方式时接地)。

DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供[2],以0.062 5 ℃/LSB形式表达,其中S为符号位。例如+125 ℃的数字输出为07DOH, +25.062 5 ℃的数字输出为0191H, -25.062 5 ℃ 的数字输出为FF6FH,-55 ℃的数字输出为FC90H。

图1 DS18B20的管脚排列

1.2 DSP介绍

这里所用DSP为TMS320F2812,它是美国TI公司新推出的低价位、高性能的16位定点DSP,是专为控制应用系统而设计的[3],其主频可达150 MHz,本系统中所用晶振为45 MHz,片内集成了设备接口,主要起控制和计算作用。

1.3 半导体制冷器简介

半导体制冷器是根据帕尔贴效应制成的,由两种不同金属组成一对热电偶,当热电偶迈入直流电流后因直流电通入的方向不同,将在热电偶结点处产生吸热和放热现象。制冷器结构如图2所示[4]。

把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接成一个电偶对。当直流电流从N极流向P极时,上端产生吸热现象,此端称冷端,下端产生放热现象,此端称热端,如果电流方向反过来,则冷热端相互转换。

图2 半导体制冷原理

1.4 硬件连接

DS18B20与DSP连接主要有两种方式:寄生电源方式和外部供电方式。本文采用外部供电方式,其中18B20的DQ口与F2812的GPIOA0口连接,具体连接如图3所示。

图3 DS18B20与DSP连接图

2 温度测量

要进行温度控制,首先要测量所控制目标的温度值,在本系统中,具体使用数字温度传感器DS18B20与DSP结合,并利用CCS编写程序,本系统开发平台为CCS 2.2,前期安装及芯片设置在此省略[5-6],程序流程如图4所示。

图4 DS18B20程序流程

DS18B20的控制包括三种时序:复位、写时序、读时序[7]。

复位:主机总线在t0时刻发送一个复位脉冲(最短为480 μs的低电平信号),接着在t1时刻释放总线并进入接收状态;DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15~60 μs,接着在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60~240 μs)。

写时序:对于DS18B20的写时序分为写0时序和写1时序两个过程。写0时序和写1时序的要求不同,当要写0时序时,总线要被拉低至少60 μs,保证DS18B20能够在15~45 μs之间正确地采样I/O总线上的“0”电平,当要写1时序时,单总线被拉低之后,在15 μs之内就得释放单总线。写数据持续时间应大于60 μs且小于120 μs,两次写操作时间间隔要大于1 μs。

读时序:对于DS18B20的读时序同样分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的读时序是从DSP把单总线拉低之后,在15 s之内就得释放单总线,以便让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程,至少需要60 μs才能完成。

需要注意的是,在程序编写时不管是复位,还是读写,都要注意配置GPIOA0端口的状态(输入或输出),同时时序非常重要,本文中的延时都是经过多次测试后总结出来的,根据DSP芯片的晶振不同,延时程序都会改变,否则DS18B20不会正常工作。

3 温度控制

3.1 脉宽调制PWM输出

TMS320F2812的事件管理模块总共能输出16路PWM信号,文中仅需要输出一路占空比可调的PWM信号,并设计从PWM1引脚输出该方波信号。文中选用通用定时器1(T1) 作为时基;全比较单元1保存调制值;计数方式采用连续增计数模式。PWM占空比值与T1的三角波数据比较,输出PWM信号控制半导体制冷片工作。各寄存器设置如下(高速外设时钟为22.5 MHz)[8-9]:

EvaRegs.ACTR.all=0x0006; //通过对比较方式控制寄存器的配置

EvaRegs.T1PR=5000; //定时器1周期值0.365 μs*N

EvaRegs.T1CMPR=2500; //定时器1比较值

EvaRegs.T1CNT=0; //定时器1初值设为0

EvaRegs.T1CON.all=0x144E; //连续增模式,TRS系数45M/2/16,T1使能

EvaRegs.CMPR1=1500; //占空比

文中设计的PWM周期为1.825 ms,TMS320F2812的计数器记数范围为0~5DC。因此当系统装入CMPR1寄存器的值为0或5DCH时,输出恒为高电平或低电平。现以向CMPR1写入1 500为例,PWM1引脚的输出周期为1.825 ms的方波。

3.2 温度控制软件设计

根据前面叙述,用DS18B20读取温度采样值,再通过参数自整定的Fuzzy-PID算法对数据进行处理[10]:根据E和EC的状况,由模糊控制规律再通过模糊表推导出ΔKP,KI,KD,根据式(1)计算出KP,KI,KD的大小,再计算出U的初值和ΔU,由式(2)实时计算控制量U。通过参数转换,将U转换为PWM参数,修改EvaRegs.CMPR1的数值,改变PWM的占空比,从而控制TEC的制冷/制热功率。

KP=KP0+f1(E, EC)

KI=KI0+f2(E,EC)

KD=KD0+f3(E, EC)

U(k)=U(k-1)+ΔU(k-1)

(1)

ΔU(k-1)=KP[E(k)-E(k-1)]+KIE(k)+

KD[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]

(2)

程序流程图如图5所示[10]。

图5 温度控制软件流程

3.3 实验结果

完成以上程序编写后,首先利用仿真器进行温度测量模拟,在标准温度计所得室温为31.2 ℃时,在CCS软件中利用快速观测窗口检测到的温度值为31.187 5 ℃。通过实验证明,在外界温度为31 ℃,采用默认设置(稳定温度为25 ℃)时,该温度控制系统能使被控物体的温度稳定在25 ℃,温度稳定时间小于100 s,精度可达到0.1 ℃以下,达到了工业控制要求。

4 结 语

利用DSP的高速处理能力,结合DS18B20精准的温度读取能力,以及利用CCS开发出温度控制系统。该温度控制系统中应用了Fuzzy-PID算法。设计目标是:在同样的控制精度条件下,使系统的过渡时间及超调量尽可能减小,以改善控制效果。采用复合控制,使系统能有效抑制纯滞后的影响,当参数变化较大以及有干扰时,仍能取得较好的控制效果。

参考文献

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[3]苏奎峰,吕强.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社,2006.

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[8]万山明.TMS320F281XDSP原理及应用实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.

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摘要随着我国经济体制的逐步深化与改革，企业内部控制的制度面临着新的要求与挑战，并在一定程度上影响着企业的经济效益，因此，企业管理者应适时制定出合理的内部控制制度。本文旨在论述企业财务内部控制存在的制度问题以及解决的措施，以便实现企业内部结构的优化。

一、内部控制制度的涵义及目的

所谓内部控制制度，是在内部牵制的基础上，由企业管理人员在经营管理实践中创造，并经审计人员理论总结而逐步完善的自我监督和自行调节体系。企业内部控制划分为内部管理控制与内部会计控制两大类。内部管理控制包括组织规划以及与管理当局进行经济业务授权决策过程有关的程序和记录。这种授权是与完成组织目标的职责直接有关的一种管理职能，也是企业经济业务会计控制的起点。内部会计控制包括资产保护、保证帐目和财务报告真实性和完整性的有关方法、程序和组织规划。

企业单位制定内部控制制度的基本目的在于：保证组织机构经济活动的正常运转，保护企业资产的安全、完整与有效运用，提高经济核算的正确性和可靠性，评价企业的经济效益，提高企业经营管理水平。企业的日常经营活动必须由各部门管理人员分工协作，各司其职，他们的工作都需要有一定的内部控制制度，才能相互制约、相互配合，保持正常合理的工作秩序。内部控制贯穿于企业经营管理活动的各个方面，只要企业存在经济活动和经营管理，就需要加强内部控制，建立相应的内部控制制度。

二、企业内部现行控制制度存在的问题

1.内部控制制度不够完善、内容不够完备。相当一部分企业对建立内部控制制度不够重视，或内部控制制度有关内容不够合理；重会计内部控制制度，轻内部管理控制制度；内部控制制度流于形式，把已订立的企业内部控制制度“印在纸上，挂在墙上”以应付有关部门的检查，遇到具体问题更多的是强调客观原因，有章不循，失去了应有的刚性和严肃性。企业管理制度创新滞后，不能适应新形势、新体制的需要，在具体实施过程中，暴露出制度体系不完善、控制内容不完备、可操作性不强、监督不得力等一系列问题。由于受计划经济的影响，各职能部门之间比较重视对行业“条条框框”的管理与指导，而对部门之间的相互衔接重视不足，形成“铁路警察”各管一段的尴尬局面。

2.对内部控制制度的认识不足。目前一些企业对内部控制的认识存在两种倾向值得注意：一是一部分人习惯于甚至满足于传统的经营管理方式，认为只要能够规范化操作就行，不必考虑是否先进。二是虽然意识到改革的必然性，但片面强调改革组织机构的重要性，忽视控制方式的跟进和强化。这就使企业改革与微观治理机制相脱离，阻碍企业内部控制的发展和完善，对企业的发展不利。

3.机构设置不合理，人员素质较低。财务与会计合署办公，这种机构设置在现代企业制度中暴露出许多弊端：⑴服务对象不明。财务监督的服务对象是企业的所有者，它的具体运作和操纵是企业内部事务，而会计监督的服务对象是企业内、外部利害关系人，其提供的公开化会计信息必须体现“真实公允”的原则。将服务对象灵活性程度不同的两项工作合并一处，必然导致服务对象模糊，而且财务灵活性干扰了会计的公允性。⑵财会部门不堪重负。应由财务部门负责的投资、筹资和收益分配事项，涉及的时间跨度大（包括过去、现在和将来），采用的方法特殊（如分析、考核等）。由会计人员兼做财务，会计人员力不从心，既影响会计信息质量又导致财务管理乏力，财会部门的工作质量也随之下降。⑶违背不相容职务分离原则。由财会部门的主管人员既管理财务收支又进行会计信息处理，极易导致基于财务收支需要而捏造会计信息；财务的对象为物流系统，而会计的对象是信息系统，财务与会计合并一处也不符合实物管理与会计记录分离原则。会计人员素质较低表现在：⑴业务素质较低。据统计在我国1200万会计从业人员中，受过大学专业教育的不及10%。在素质相对较高的国有企业、县级以上集体企业的600万会计从业人员中，大专以上学历的也只有18.21%，有会计师资格的仅占 8.45%。⑵职业道德水准较低。有些会计人员置会计的真实公允性不顾，为了迎合某些特定需要而制造虚假会计信息，侵害他方合法利益。⑶缺乏主动性和创造性。会计人员往往只局限于对已发生经济业务的核算、报告，参与管理的意识淡薄，会计的作用得不到全面发挥。

4.产权关系不明，大多数管理者对内部控制不够重视。有不少国有企业在改革过程中，一味地“放权让利”致使原厂长负责制的领导班子现在既是经理层又进入董事会，董事会成员和经理成员高度重叠，致使企业产权主体缺位、权责不清，加强内部控制的受益主体模糊。根据有关抽样资料统计，在上市公司的董事会成员中，100%为内部董事的公司占有效样本数的22.1%，50%以上为内部董事的公司占有效样本数的78.2%，董事长和总经理一人兼任的公司占总样本的47.7%。由此可见，公司董事会在很大程度上掌握在内部人手中，作为所有者产权代表的董事会，既不能充当所有者的“守护神”，又不能代表所有者对经营者进行监督。大多数管理者对内部控制不够重视，无法以身作则带头严格遵守内部控制制度，逾越控制，，企业内部人控制现象严重；对职工培训只重形式不重实质，企业文化建设薄弱；管理者自身素质还无法满足现代化企业管理的需要，经营管理水平还有待提高。企业组织结构尚未达到现代化企业管理的要求，存在组织与组织之间各自为政、互相推委、人浮于事等现象。

监督机制不健全。目前有很多企业监督评审主要依靠内审部门来实现，而有些企业的内审部门隶属于财务部门，与财务部同属一人领导，内部审计在形式上就缺乏应有的独立性。另外，在内审的职能上，很多企业的内部审计工作仅仅是审核会计帐目，而在内部稽查、评价内部控制制度是否完善和企业内各组织机构执行指定职能的效率等方面，却未能充分发挥应有的作用。

6.内部控制信息平台不统一，信息沟通滞塞。在企业内部控制制度不够全面、没有渗透到企业各个业务领域的情况下，部分企业内部软件平台不统一、信息系统不兼容，导致各部门之间无法充分共享企业内部资源，缺乏有效的信息沟通，存在许多企业管理的盲区，导致内部控制方法与企业实际状况脱节，弱化了内部控制效果。

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（福建省送变电工程有限公司，福建 福州350013）

摘　要：内部控制制度健全与否对于企业的健康发具有重要影响。本文主要就内部控制问题进行探讨，紧密结合企业尤其是中小企业的特点，有针对性地并提出企业内部控制制度构建的对策建议。

关键词 ：企业内部控制制度；问题；研究

中图分类号：F231.6文献标志码：A文章编号：1000-8772（2015）19-0243-01

收稿日期：2015-06-18

作者简介：霞（1972-），女，福建福州人，本科，研究方向：企业内部控制制度。

1.企业内部控制制度概况

近年来，伴随我国经济的快速发展，企业无论是规模和数量均得到显著提升。然而由于种种原因企业大都将精力放在了生产和市场营销上，很少将内部控制制度建设列为企业发展的重要议事日程。由此，我们可以看出总体上企业对内部控制的认识还不是很到位，甚至还有相当一部分企业认为内部控制仅仅是企业所有者和经营者的事情。实际上，对企业来讲只有强化内部控制并以此为基础来激发自身的活力，从而不断发展壮大，才能适应外部环境发展的需要。

2.企业内部控制制度存在问题及分析

2.1对内部控制重要性的认识不足

目前我国相当一部分企业对内部控制的认识还比较肤浅，可以说还基本停留在原始阶段或初级阶段，甚至一些民营企业老板认为内部制度建设和内部控制机制完善与自己很遥远，从而将其高高挂起，重点搞生产和经营。正是基于这样的认识，从而造成了我国绝大多数企业将主要精力和资源放在了产品生产和营销上，至于内部控制问题在他们看来没有必要也没有可能建立与现代企业制度相适用的内部控制制度。这种理念一旦形成，将会给企业发展带来致命威胁。

2.2制度不健全会计制度流于形式

目前，企业在管理上相对来讲更为看重纵向的管理控制即上下级之间的控制，而对横向控制即部门之间的协调、沟通与监督力度不够。在企业财务管理制度完善环节，很多企业基本上还没有建立覆盖全方位和全领域的财务规章制度，无论是财务收支还是会计核算大都依据经验行事，尤其是在票据管理和财务报表的编制方面还很随意，财务管理人员无论是意识还是技术均无法适应企业发展要求。在激励约束和监督机制方面，我国很多企业大都重视短期利益，很少具有长远发展战略并着力打造百年老店的思维，久而久之就会严重削弱企业的发展后劲，致使职业经理人采取道德风险和机会主义行为。

2.3内部审计专业性和独立性缺失

目前，我国相当一部分企业尤其是中小企业基本上就没有建立起真正的内部审计部门，即使有些在名称上组建了所谓的内部审计部门，可是在机构级别设置上大都将其作为企业财务管理部门的二级附属机构，根本谈不上具体审计和监督工作的开展。在审计工作的独立性方面，我国绝大多数企业无论是从外部环境还是内部基础方面均无法发挥其应有的作为内部控制的再控制职能，根本原因就是由于“在本单位主要负责人直接领导下，对本单位领导负责并报告工作”的定位从而无法实现对企业上司和同级的监督。

3.完善企业内部控制制度的对策

3.1规范内部控制的主体和程序，构筑内控体系

一是大力实施财务总监聘用负责制，设置企业独立的财务负责人或财务总监，并赋予其公司重大交易和资产变动等的审批权，在此基础上采取定期及非定期的内部审计，及时发现企业生产经营中各种问题隐患并采取有效措施加以消除。二是强化企业内部控制体系建设，致力于构建“防、堵、查”一体化的企业内部控制机制，从而进一步加强对企业采购、生产和销售等各个环节和领域的监督与控制，坚决杜绝某个领域和环节只有一个人独立处理现象的发生。

3.2强化内控标准和节点控制，完善激励约束机制

企业内部控制要切实做好标准的规范和关键节点的控制工作，在内部控制标准的制定方面企业董事会要真正承担起主体责任角色，严格按照《企业内部控制基本规范》设计科学合理的内部控制机制、制度和操作规程，重点在采购、物流、生产、销售以及核算等关键节点做好控制工作，并以此为基础完善企业激励约束机制。也许，从消极的方式和理念来看，企业在职业经理人和所有者之间的矛盾是根本性的，甚至不可调和，毕竟二者都是对的经济主体。但是，只要合理找准二者之间的利益平衡点即只有企业经营业绩优秀大家才可以共同获利，那么企业内部控制的制度建设和机制完善便可迎刃而解。在这方面，企业应当从战略高度加强激励约束机制建设，有效协调二者之间的矛盾，促使企业的稳健发展和不断壮大。

3.3注重企业文化建设科学，应对内控例外情况

首先，建设与内部控制制度相适应的企业文化，毕竟企业组织文化建设与企业创始人、掌舵人或者领导者密切相关，甚至很多企业的老板和管理层还没有从战略层面认识到企业文化建设的重要作用和实施方式，实际上，管理层的现代企业文化理念、受教育程度以及认识水平从根本上影响和决定企业的文化建设。不仅如此，与企业内部控制制度相适应的企业文化建设，在很大程度上更需要来自于企业管理和服务一线的基层员工的大力支持，否则企业的内部控制文化建设将会功亏一篑。因此，企业要以“以人为本”、以员工为本，将员工视为企业财富和发展目标而不是企业实现利润和价值的手段及工具，按照“尊重人、培养人、善用人”的文化理念，通过物质激励、精神激励和职业发展规划等多角度提升员工的发展空间，着力提高员工干事创业的积极性并以此为基础提升企业的核心竞争力。

参考文献：

[1] 徐政旦.会计制度设计[M].上海：上海财经大学出版社，2010.

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【关键词】企业财务;内部控制;制度创新

一、企业财务内部控制工作中存在的问题

(一)企业内部控制制度不够完善。企业内部的各个财务环节之间都是彼此联系的，需要企业在进行财务内部控制制度创新时始终站在全局的角度上，同时要对于企业财务的各项环节做好整理工作。但是在实际企业内部控制工作中，还只是对企业局部工作的控制，这种状况下，大大削弱了企业财务管理的工作效率，也没有明确企业财务制度与其他各项制度之间的联系。因此，在进行企业内部控制工作开展时，需要建立完善的内部控制制度，同时要确保企业财务内部控制制度是覆盖整个企业各项工作和各个部门的。

(二)企业缺少严格的监督管理。企业内部的监督管理工作是影响企业财务内部控制制度革新的一个重要因素，企业在制定内部控制制度时需要通过多种复杂和多样的活动方式，而企业内部控制工作在面临多样的状况时又太大影响了企业内部控制制度的效果。但现阶段由于企业内部没有提起对内部监督管理工作的重视，导致监督意识薄弱，财务管理工作者只是进行表面的监督，却没有将真正的监督工作落实到各项工作中去，这种情况下影响企业资产的利用效率、企业财务内部控制制度革新的进程。

(三)财务管理制度不健全。一是资金管控不合理，目前部分集团财务上过度分权，许多关键财务权限都分散在各子公司，导致其容易从自身利益出发来从事财务管理活动。二是预算管控落实力度不足，预算目标与集团战略结合不紧密、预算编制准确性不高和预算对绩效指标的导向作用不明显。三是融资管控中预期与实际执行存在差异，部分企业集团由于对宏微观环境与自身情况把握不准确等原因，在融资投资方面存在决策盲目性和融资规划性不强等问题。

(四)缺乏规范的预算模式。在企业各项财务工作中，企业预算是规范企业资产和明确资产使用的重要内容。所以规范的企业预算模式能够带动企业财务内部控制工作的顺利进行，同时提升了内部控制工作的质量。但现阶段多数企业没有制定出科学合理的预算编制，编制范围和时间上存在较大的差异，在没有规范预算模式的状况下势必会影响整个预算工作的执行，进而影响到企业财务内部控制工作的开展，更阻碍了企业财务内部控制制度的革新速度和力度。

(五)企业内部先进的思想观念缺乏。先进的思想观念是进行企业财务内部控制制度革新的又一重要因素，加上传统的财务内部控制制度存在较多的漏洞，很难满足现阶段企业财务的需求，影响财务工作的开展，更需要先进思想观念的引导，但现阶段我国企业管理者思想意识落后，对于内部控制工作还停留在初始阶段，也没有提起对监督管理工作的重视，这样大大影响了财务内部控制制度的革新，也降低了企业资金的使用效率。

二、企业财务内部控制制度革新的措施

(一)强化企业领导者的内部控制意识。在整个企业财务内部控制工作中，领导的内部控制意识是影响员工控制行为的关键，所以做好企业内部控制制度的革新工作，首先需要企业领导规范自身，在全面落实和贯彻财务内部控制制度的基础上，提升自身内部控制意识和企业员工的自觉意识。我国部分企业中，由于企业领导自身内部控制意识较弱使得企业财务内部控制工作相对薄弱，所以推动企业内部控制制度革新的首要工作就是强化企业领导的内部控制意识。

(二)搭建完善企业内部控制机制。企业需要结合自身的实际状况，在全面了解企业现有经营状况的基础上，构建全面财务内部控制机制。同时还要与企业各项经营活动相适应:一是确保企业完整性，将企业内部控制的范围涉及整个企业经济业务，明确企业内部控制工作的切入点，做好决策、监督和反馈等各项工作，真正做到岗位明确，责任明确，让企业内部控制的作用得到全方面的发挥。二是要保持内部控制的效率，做好简化步骤、精简人员，避免重复性的工作，大大提升企业内部控制的效率。三是要确保企业内部控制的实用性。构建一套科学有效的财务内部控制制度，对企业内部的各项工作做好规范化管理，提升内部控制工作的实用价值。

(三)搭建健全完善的监督体制。构建完善的企业监督体制，一是需要企业确保企业财务内部控制制度的独立性，让企业财务工作既有别于其他管理部门，又要做到对企业的直接负责。二是要确定企业内部控制监督工作是按照统一、科学和规范的监督审计程序进行。三是要组建一支专业性强的监督队伍，并要求队伍内部的每位成员都保持认真负责的态度，做好对企业财务的各项监督工作。

(四)加快财务管理制度建设。一是提高资金管理水平。企业集团的资金管理应该根据本集团的实际情况，建立健全完善的资金管控筷式。因此，企业集团可以建立一个资金资源共享平台，主要通过两个方面统筹管理:以收定支，定期编制资金动态报告;下版公司自行融资前要向母公司报备。二是制定科学有效的预算控制制度，加大预算落实力度。在每年的预算编制过程中，应将战略思维融入预算编制的全过程。在预算编制说明书中，可以通过SWOT分析阐述各子公司的现状，结合集团的战略规划，指出短、中期的预算目标和实现路径，使预算成为对战略的直化结果。三是使用绩效考核制度，量化预算目标的落实情况，形成关键绩效考核指标。四是完善投资决策体系，积极探索融资新渠道。完善投资决策体系，一方面要建立投资估算体系，为投资决策提供依据。另一方面还要对投资进行跟踪管控。投资前要对投资项目做好市场调研，尤其是对于不熟悉、不擅长的投资项目更需要深入查证。

(五)让企业内部全体员工认识财务内部控制。在长期计划经济的影响下，企业财务管理工作者的管理理念也是相对传统的，对于企业财务内部控制制度认识还不够全面，经常讲企业内部控制制度构建认为是高层管理者的工作，是对企业财务管理工作的制约。在这种错误意识的带领下，尽管有内部控制制度的存在，也不能让制度在财务管理工作中发挥企业应有的职能，最后出现企业财务内部控制制度形同虚设。所以需要现有企业工作人员对内部控制制度有一个正确的认识，这样才能实现企业内部财务内部控制制度的革新，才能确保内部控制工作的有序开展。

三、结语

综上所述，企业财务内部控制制度是企业内部管理体系的关键部分，也是市场经济发展的需求，立足于经济全球化的不断推进和我国市场经济体制改革的不断深入，建设完善的企业财务内部会计制度，不但是提高企业经济效益，增强综合实力的内部要求，更是真正参与国际竞争，与国际接轨的外部要求。

【参考文献】

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［3］李杰忠．论完善企业财务内部控制制度［J］．经济视野，2014，4

篇10

关键词：连续退火炉；温度控制；控制系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）05-0216-03

Abstract： In the process of aluminum foil annealing， the vertical annealing furnace is often used， which not only has high energy consumption， but also has poor temperature control delay， which leads to the low efficiency of annealing production. This paper focuses on the design of the basic structure， a new kind of continuous annealing furnace control system principle， the global application relates to the direct compensation and global linear compensation control strategy optimization， and summarizes the advantages and disadvantages of production practice， which provides guidance for the further improvement of annealing furnace.

Key words： continuous of annealing furnace； temperature control； control system

1 背景

退火t是铝箔生产的最后一个主要程序热处理，它作为铝箔生产的至关重要的步骤，可以优化铝箔的性能，在产品的质量和效率方面有显著的影响。退火炉在这重要的岗位上，对公司起着节能省钱的作用，所以退火炉的温度如果把握好就有助于生产效率和产品质量提高以及减少耗能。退火炉的炉温如果没有把握好，很容易导致产品不合格，达不到要求[1]。

在铝箔退火生产过程中，常用使用单体立式的退火炉，整个退火工艺完全在一个炉体内完成。这样的退火方式，不但能耗高，而且各工艺段的温度控制时滞性差，导致退火生产效率低。本文设计的连续式退火炉系统是基于流水线生产的原理，依据铝箔的退火工艺要求，由多个单体炉组成的，可连续实现铝箔退火工艺从升温、保温、降温等过程的自动温控退火炉系统，能统筹控制单个退火工艺环节的铝箔温度，从而有效节省能耗，提高退火生产效率，温度均匀性好。

2 退火炉结构原理

2.1 常用单体退火炉结构

立式退火炉一般由热风机、温度控制器、炉体、温度传感器等构成。如图1所示，当

物料在退火炉内退火时，温度控制器根据不

同的工艺段温度设定值，自动控制调节炉内温度。

2.2 连续退火炉结构

简单地说，连续退火炉就是由多个单体炉拼凑而成的，可一次实现整个退火工艺的退火系统。如图2所示，连续退火炉根据铝箔退火工艺，分为进料口、升温区、保温区、降温区、出料口等区，每个区根据退火工艺

需求由多个单炉体组成，各炉体之间由可升降隔离门分断，保证炉体温度控制的独立性。由于整个退火工艺的连贯性、以及所有炉体的全局可控性，从而连续退火炉极大的提供了生产效率与热能利用率。

3 退火炉控制原理

3.1 单体退火炉控制原理

退火炉作为典型的温度控制系统，具有时滞特性。

如图3所示，单炉体温度控制系统由PID温度控制器、热风机、温度检测反馈等组成。温度设定由上位机PLC给定，温度反馈由2路热电偶提供，实现一用一备，通过调节炉体供热的热风机出风口温度来实现炉体温度的可控性。

3.2 连续退火炉控制原理

如图4 所示，连续退火炉控制系统由整个工艺段单炉体的控制器单元组成，单炉体温度控制原理类似，主PLC实现控制信息集中采集、分析、决策、存储。由于温度控制的时滞性问题存在、以及退火工艺过程已连贯性实现，从而要求主PLC控制系统具备温度超前控制优化策略设计。

4 电控系统硬件设计

本系统的硬件设置如图5所示，在工控机上运行罗克韦尔的RSVIEW32监控软件，通过以太网与连续退火炉控制器通讯；温度控制单元由欧姆龙的可编程控制器、欧姆龙温控智能仪表、以及数字量、模拟量输入输出模块组成。欧姆龙PLC与温控智能仪表之间通过485通讯连接，实现温度控制参数的读写操作。电加热系统通过上位机设定温度值后，每个加温区配置2只热电偶，一用一备的设计反馈给控制器，由温控智能仪表驱动台湾的桦特调功器输出驱动各区加热风机，根据热电偶反馈值进行温度自动调节。

系统还配置了调节负压、温度、排污等管路调节阀，由控制器输出模拟量信号来进行动作，可实现自动、手动灵活操作。

5 电控系统软件设计

5.1 单炉体单元的温度控制

如图3所示，单体炉的温控控制单元是以循环热空气为控制对象，通过PID调节器控制热风机加热丝来调节热风温度，从而实现炉体内温度的稳定、可控。但退火炉的炉温设定值要随着物料规格、工艺参数的改变而进行调整，进而影响到炉温稳定性。

主控制PLC通过将炉体温度的实际值为参考进行简单计算，限制热风温度设定值的上下波动幅度控制在合理值以内，以有效保证无论在过渡情况下还是在稳态情况下，炉体温度都能保持一个较好的稳定性。

PID控制器[2]对温度系统进行控制，通常不需要微分作用。如果加入微分作用，微小的炉温控制器输出变化都会引起可控硅开度的大幅度变化，进而影响到控制的效果。热电偶温度检测处于炉体中，主要用于对物料炉体内的温度进行检测，然后在主控制器中经过滤波处理后，参与控制策略运行，最后修改PID控制器的设定值。

5.2 炉体的全局补偿策略[3]

本文根据实际生产经验，重点介绍两种料温统筹控制补偿策略，结合不同炉温工艺条件下的料温经验值，通过对各炉段温控控制器的设定值补偿来实现退火物料料温的精确控制。

5.2.1 直接补偿法

主PLC控制器基于工艺经验值对各炉体温度控制器设定值进行修正，通过改变单炉体炉温控制温度来达到控制物料料温的目的，如图6所示。

图6以升温段前4区为列，SP为主控PLC在退火工艺段的基准温度设定值，由人为或自动程序设置；MV0为人工经验获取的不同炉温工艺条件下物料与炉温的保温时间的变化关系后，经主控制器全局统筹原则修正作用于温控器控制的补偿输出。

这种补偿策略将人工经获取的料温变化所需的能量变化平均分布到各个炉区，因而各炉区的温控波动相对比较小，有利于炉体温度稳定。但是人工经验毕竟存在缺陷，在不同物料的温度退火时，这种经验式的各区均衡补偿可能会成为一种扰动，从而影响单炉体的温度稳定性。各区的炉温波动之间相互影响，从而大大增加炉温稳定调整时间，影响物料的退火质量。

5.2.2 线性补偿法

为了克服直接补偿法对整个炉区炉温影响大、炉温调整滞后的缺点，参考人工智能策略，根据炉区对物料影响的大小，将主控制器对温控仪表的设定值的补偿分段作用于各个炉区。

同样以升温段前4区为列，当炉内能量交换达到平衡后，物料温度本身波动就比较小。当各炉体温度控制器输出调节值很小时，只需对第4区的炉体温度控制器进行修正即可达到对物料温度的修正；当炉内负荷波动变化较大时，比如新物料加入时，能量交换需求巨大，故此时需对第1、2、3、4区炉体温度控制器均进行差异修正，通过这种方式可以减小对炉区温度的影响，大大缩减炉温调整的时间，提供生产效率。

如图7所示，主控制器修正的时间t，修正量MV1、MV2、MV3、MV4等均由上位机控制系统中，根据以往人工生产经验建立的人工智能专家库数据提供，并可随时调整优化后，供主控制器读取，实现温度控制的人工智能超前控制优化。

由于这种优化策略也是基于人工经验建立的专家库系统，故在调试过程中只能得出一些特定物料的退火控制工艺参数修正值，需人工在后续生产过程中，根据经验对新产品优化策略参数不断完善、补充。

6 连续退火炉的使用优缺点

通过实际生产实践，连续退火炉系统具有以下特点：

1）通过流水线生产方式的退火工艺，可以极大的提供生产效率，降低能耗；

2）由于极大的细化各工艺环节的时间、温度控制，能很好地改进温度控制的均匀性、可控性，降低铝箔退火的废品率；

3） 通过加入全局优化补偿控制策略后，相比简单的PID温度控制方式，能较好的优化温度滞后的缺陷，减少人工干预的次数，提供设备自动化水平；

4） 由于炉体只有一进一出的物料口，当生产过程出现异常情况时，不能及时将中间炉体中的物料转运出来，存在增大了一次废品量的概率。

7 结束语

本文主要简单介绍铝箔连续退火炉的结构、控制系统原理，简述了基于人工智能专家库系统的退火优化补偿策略思想，并对实际生产使用过程中优缺点进行了总结。由于此设计是源于生产实践，设计实施于生产实践，因此具有较高的改进指导意义。

参考文献：

[1] 李伟. PLC 在电加热退火炉温度控制中的应用[J]. 技术应用， 2015（20）.