F1系列PLC在双参量随动控制系统中的应用

    一、应用背景与需求    在化工、冶金、轻工等行业中，大量遇到随动控制，即系统的输出值能够紧密地跟踪设定的系统输入值。这类系统中，包括单参量的随动控制系统和多参量的随动控制系统两类。以双参量随动控制系统为例，它的某一参量的输出值又作为另一参量的设定值，两个参量除自身的稳定外，要求它们之间有一定的比例关系。    对于多参量随动控制系统，如果采用常规仪表对此类系统进行控制，由于接线复杂、精度低及故障较多，影响设备的工效，因此宜采用计算机进行控制。PLC作为一种通用的工业控制计算机，完全适合于这类随动系统的控制。因此，本节将以某工厂刨花板生产线的搅拌机系统为例，介绍PLC在双参量随动控制系统的应用。    二、PLC双参量随动控制系统设计    1．工艺过程及控制要求    如图9.15所示为搅拌机工艺流程示意图。刨花由螺旋给料机供给，压力传感器检测刨花量，胶由胶泵供给，用电磁流量计检测胶流量：刨花和胶要按一定的比率送到搅拌机内搅拌，然后混料供给下一工序（热压机）蒸压成型。
    图9.15    搅拌机工艺流程示意图    要求控制器控制刨花量变和胶量恒定，并有一定的比率关系，即胶量随刨花量的变化而变化．精度要求小于3%。    根据控制要求，刨花回路采用比例控制，胶回路采用PI控制，其控制原理方框图如图9.16所示。随动选择开关用于选择随动方式。PLC输出驱动可控硅调速装置，及螺旋给料机驱动器，分别控制胶泵直流电机和螺旋给料机驱动电机的转速。
    图9.16    搅拌机控制系统原理方框图    2．硬件选择    在PLC控制系统设计中，选用一台F1-40MR主机作为基本单元，一台F2-6A-E模拟量单元进行模拟量的输入与输出，其硬件配置如图9.17所示。根据系统的实际需要，基本单元剩余的输入／输出点可作其他用途，比如可以用于连接数字拨码开关，进行数据设定；可以连接数码管，显示数据。
    图9.17    搅拌机控制系统硬件配置图    三、双参量随动控制梯形图设计    用F1系列PLC设计的梯形图如图9.18所示，说明如下。    (1)刨花设定CH410通道和刨花反馈CH411通道经A/D变换后做差值运算，并取绝对值，然后乘比例系数P-2，由CH400通道输出。    (2)当随动条件接通，刨花的反馈量用做胶的给定量，反之，胶单独供给。    (3)在两种情况下，给定量和反馈量做差值运算送D707数据寄存器，然后做积分运算，本程序积分运算用计数器C660来实现。    (4)当输入值变化，D707数值变化时，如果计数器C660的现实值小于D707的数值，计数器C660做加计数（由M471加／减计数方式设定）；反之，计数器C660作为减计数使用。如果C660的现实值等于D707的数值，计数器C660停止计数。这一过程即为积分过程。    (5)在系统启动时，输出值缓慢增加到输入值，在输出值出现波动的情况下，积分器抑制输入值的波动。


    图9.18    搅拌机系统控制梯形图    四、总结与评价    随动控制是一种典型的带有反馈的闭环控制，PLC在这类系统中的应用首先要解决两个问题：一是利用模拟量输入单元完成对反馈信号的实时数据采集，二是根据被控系统的特点实现一定的控制算法。现代PLC在模拟信号I/O及数据运算方面，无论在硬件方面，还是在指令系统方面，都有了很强的功能，使用上也非常方便。因此，PLC不仅能够完成大量开关量信号的控制，还可以完成对随动系统的控制，更加适应复杂系统的控制要求。