PLC在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
0 引言
介紹PLC在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并給出了其PLC控制系統(tǒng)在化工、冶金、輕工等行業(yè)中，有許多是當(dāng)某變量的變化規(guī)律無法預(yù)先確定時(shí)間函數(shù)時(shí)，要求被控變量能夠以一定的精度跟隨該變量變化的隨動(dòng)控制系統(tǒng)。隨著PLC的指令系統(tǒng)和功能模塊的不斷完善，它在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。
1工藝過程和控制要求
攪拌機(jī)工藝流程如圖1所示。從木材加工廠運(yùn)來的木屑、刨花經(jīng)分揀、清理后人料倉，通過螺旋給料機(jī)將它們輸送到攪拌機(jī)，其間刨花量由刮板稱上的壓力傳感器檢測(cè)。同時(shí)膠泵抽取膠液，用電磁流量計(jì)檢測(cè)膠的流量；刨花和膠要按一定的比率送到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后將混合料供給下一道熱壓力機(jī)工序蒸壓成型。要求控制系統(tǒng)控制刨花量和膠量恒定，并有一定的比例關(guān)系，即膠量隨刨花量的變化而變化，精度要求小于3％。
圖1攪拌機(jī)工藝流程圖
2 控制方案
根據(jù)刨花板的生產(chǎn)工藝過程和質(zhì)量控制要求，攪拌機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)雙參量隨動(dòng)控制系統(tǒng)。刨花量的輸出作為膠量輸入的設(shè)定值，兩個(gè)輸出量除自身保持穩(wěn)定外，還要求它們之間有一定的比例關(guān)系。
實(shí)際生產(chǎn)中為了保證刨花量與膠量的恒定和一定的配比關(guān)系，刨花回路采用比例控制，即要求運(yùn)算器的輸出信號(hào)與偏差信號(hào)成正比。這里的偏差信號(hào)實(shí)際上就是由傳感器測(cè)出的螺旋給料機(jī)輸出的刨花量與給定值之差。這個(gè)信號(hào)比例放大后作為螺旋給料機(jī)的電機(jī)控制器的輸入信號(hào)，以控制刨花量的穩(wěn)定。膠液回路采用比例積分控制系統(tǒng)，可減少階躍擾動(dòng)時(shí)的余差。膠泵電機(jī)由可控硅調(diào)速器控制轉(zhuǎn)速， 流量計(jì)測(cè)量膠量的大小并反饋，與膠量設(shè)定值進(jìn)行比較，積分運(yùn)算后作為可控硅調(diào)速器的輸入信號(hào)，刨花板生產(chǎn)控制原理圖如圖2所示，圖中的開關(guān)可選擇隨動(dòng)／獨(dú)立控制方式。
圖2控制原理框圖
在這個(gè)控制系統(tǒng)中，由于膠流量及刨花量的檢測(cè)信號(hào)、螺旋給料機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及可控硅調(diào)速器的輸出電壓都是連續(xù)變化的模擬量，因此攪拌機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)模擬量控制系統(tǒng)。對(duì)這樣一個(gè)模擬量隨動(dòng)控制系統(tǒng)，采用PLC來控制，控制性能可以得到極大的改善。
3 PLC的選擇
攪拌機(jī)控制系統(tǒng)輸入信號(hào)有7個(gè)，其中用于啟動(dòng)、停車、隨動(dòng)選捧的3個(gè)輸入信號(hào)是開關(guān)量，而刨花給定、壓力傳感器信號(hào)、流量計(jì)信號(hào)4個(gè)輸入信號(hào)是模擬量；輸出信號(hào)2個(gè)，一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)晶閘管調(diào)速器，另一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)螺旋給料機(jī)，均為模擬信號(hào)。根據(jù)I／O信號(hào)數(shù)量、類型以及控制要求，選擇FX2-1 6MR主機(jī)，4通道模擬量輸入模塊FX2-4AD，2通道模擬量輸入模塊FX 一2DA，這樣共8個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)，8個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，4個(gè)模擬量輸入通道，2個(gè)模擬量輸出通道，能夠滿足控制要求。PLC主機(jī)與外部模塊連接如圖3所示。
圖3 PLC主機(jī)與外部模塊連接圖
4 I/O地址編號(hào)
將7個(gè)輸入信號(hào)、2個(gè)輸出信號(hào)按各自功能類型分好， 并與PLC的I／O端一一對(duì)應(yīng)，其外部信號(hào)與PLC的I／O端地址編號(hào)對(duì)照表如表1所示。
5 程序設(shè)計(jì)
根據(jù)控制原理圖2，刨花量設(shè)定經(jīng)FX2-4AD的CH1通道和壓力傳感器的刨花反饋信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后作差值運(yùn)算，并取絕對(duì)值，然后乘比例系數(shù)KF=2，由FX2-2DA的CH1通道輸出；當(dāng)SK轉(zhuǎn)換到隨動(dòng)方式時(shí)，刨花的反饋量作膠的給定量， 反之， 由膠量單獨(dú)給定。兩種輸入方式都是將給定量與反饋量作差值運(yùn)算，通過PI調(diào)節(jié)，抑制輸入波動(dòng)達(dá)到控制要求。攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)如圖4所示。
圖4攪拌機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖程序
6 結(jié)束語
模擬量是在時(shí)間上、是數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量。溫度、濕度、壓力、流量、速度等都是模擬量。輸入、輸出都是模擬量的控制系統(tǒng)叫模擬控制系統(tǒng)。模擬量與開關(guān)量有著明顯的區(qū)別。模擬量具有初始性、連續(xù)性、轉(zhuǎn)換性和過程性。隨著PLC的廣泛應(yīng)用，各生產(chǎn)廠家都為PLC增加了功能指令與模擬量專用模塊，以滿足模擬量控制的基本要求，有了功能指令和模擬量的輸入／輸出模塊，PLC的模擬量控制是非常方便的。
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