結晶控制系統基于因果模型推理方式進行控制，系統各個部件由因果關系的特性組成，根據專家經驗部分因果網絡如圖3所示，其中結點表示特性(系統的特性有些是可以觀察到的，有些是不能觀察到的)，結點之間的連線表示因果關系。

圖3系統因果網絡圖

    各部分的因果關系通過設定的特性值進行逐次因果傳遞，每種裝置給定相應的正確期望值，將觀察值與期望值進行比對，通過此種方式可進行規則的建立。產生式規則采用IF P THEN Q結構表示因果模型中各事物和知識的因果關系，含義是如果前提P滿足，那么可以推出Q(或執行相應動作)。該結構與人類正常思維有很大相似，對經驗性關聯處理效率高。采用啟發式知識建立知識庫規則如下形式：

IF冷卻泵(正常)THEN進水口壓力(正常)

IF罐內溶液(滿)and攪拌器(運轉)and傳感器(正常)THEN罐狀態(正常)

IF罐溫控階段確定and冷卻裝置狀態=正常THEN執行罐溫控決策。PLC表示方式為

圖4 PLC部分程序圖

    罐溫控階段確定足因果關系網絡中的一個子塊，將獲取的罐內溫度值與根據專家經驗給定的期望特性值匹配，確定此時的罐在何階段，并進行此狀態下溫控決策的需求值和標志位的地址分類存儲，便于進行罐溫控決策的確定。罐溫控決策庫推理根據罐溫控階段和冷卻裝置狀態確定降溫策略：自然降溫策略，快速降溫策略，慢速降溫策略，控制策略確定后給定變頻器命令字進行控制。快速降溫階段對結晶質量很重要，要保證平穩快速的將溶液溫度降下來，否則不平穩的降溫方式下，快速凝集的晶體塊附著在冷卻水管外壁上，導致冷卻水繼續降溫失效。在快速降溫階段，不采用pid跟蹤控制，因為在此階段溫度降低速度較快，這將導致控制對象的性質有較大的變化，單一的pid參數達不到良好的控制效果且參數的整定相對比較繁瑣，另一方面，比例調節對逐漸變大的溫差作用太弱，積分調節對一直存在的偏差容易飽和，兩者難以協調。基于以上各因素，在該階段在專家系統推理控制的基礎上加入誤差跟蹤調節，以實現快而均衡的降溫。根據溫度偏差進行調節，其控制方式如下：

    其中tn目前值，te為目標值，ta為上次值，a1,a2分別為前向誤差和后向誤差修正系數，b為上次的頻率命令值。其中a1，a2可根據專家經驗和數據給出。實際生產中表明此種方式控制效果很好的滿足快速降溫階段要求。

PLC程序執行方式是按照程序從上到下順序執行，執行完成后再重復循環刷新執行，在進行推理時，將標志位通過與期望值的對比作為條件，進行匹配，將各狀態值存人相應的地址；按照依次判定的方式執行，如果匹配不滿足條件，直接忽略此條規則，繼續執行下個周期的循環，若條件在一個循環中滿足，那么執行該條規則并將結論的標志存儲；因果網絡的規則是順序進行的可以減少沖突的發生，繼續進行因果模型中的后繼規則，直至系統開始動作，反饋的各示數滿足正常狀態。

圖5溫控效果圖

5 結束語

    結晶控制系統采取基于s7—200 pie為核心的控制系統，根據專家經驗給定的各經驗值建立知識庫，執行簡單，效率高。冬季理想溫控曲線和實際溫控對比如圖5所示，從圖中可以看出，該溫控方式控制效果比較好，溫差誤差最大為僅為1．5攝氏度左右，很好了的滿足了生產要求，在該廠的實際生產中達到了很好的效果。該系統仍然在完善，罐溫控階段根據規則給定確定值，冷卻水裝置的狀態值(例如水溫受外界季節或天氣等環境影響)有時是不確定的，并且不同季節罐的自然狀態散熱情況也不近相同，要不斷完善專家系統知識庫的內容，以適應多因素變化的需求。