施腊控制流程图称重传感器测量石腊计量罐的重量信号,经变送器输出420mA的标准电流信号,经PLC处理后得到石腊计量罐的实际重量,由于PLC是连续采样,故相邻两次采样的重量差与采样周期的比值即为石腊的瞬时流量。若瞬时流量与从人机界面输入的给定流量值不同,则PLC调节变频器的输出频率以改变石腊泵的泵出量,使之达到给定值。
施胶、施腊、施固化剂的控制方式相同,不同之处在于施胶量相对较大(1555kg/min),施腊、施固化剂量很小,其最大流量仅为3kg/min,因此对流量的控制较为困难,这也是目前国内市面上没有施腊、施固化剂系统出售的原因之一。系统软件设计系统的软件设计有两部分组成,即PLC程序设计和人机界面程序设计,下面分别予以介绍。PLC程序设计S7200PLC系统的编程软件是Step7M-icro/WIN32.PLC程序是生产工艺的一种表达方式,完成主要的控制功能。根据生产工艺的实际要求,将程序细化为不同的执行模块,使得系统程序模块化,便于调试和移植,而且易读性较强。
系统的PLC控制程序主要分为以下几个模块:①读取计量罐的重量模块,利用定时中断,进行胶、施腊、固化剂计量罐的重量读取,流量计算,以及闭环流量累加(即下料阀关断时);②下料阀开关判断模块,将胶、施腊、固化剂的重量与设定的重量上下限比较,确定下料阀的开关状态;③读取卸料螺旋转速模块,将读取的420mA电流信号转换成卸料螺旋的实际转速,以供显示与自动控制使用;④手动控制模块,接收组态王输入的手动运行时施加泵的设定转速;⑤自动控制模块,利用定时中断控制系统自动运行,即实现根据设定配方自动跟随卸料螺旋转速调整给定流量,从而调节瞬时的介质流量;⑥流量累加模块,将开环(下料阀打开时)累计流量与闭环累加流量相加,得到介质的总累加流量;⑦胶、固化剂压力检测,石腊温度检测模块,实时检测胶、固化剂的管道压力以及石腊的温度,实现相应报警功能。
由于篇幅限制,程序的流程图在此省略。PLC程序设计的几点体会结合现场调试,笔者介绍几点编程的体会。流量累加是本系统较难实现的一个环节,原因是当下料阀打开向计量罐注入介质的同时,施加泵也在泵出介质。所以这是一段非线性区域,而且泵出量也随板材型号不同而异,因此没有规律可循。针对系统开环时(下料阀打开)施加泵转速不变的特点,笔者采取以下料阀打开前最后一次瞬时流量值为系统开环时的流速并与开环时间作积,即得系统开环时的流量,然后将每次开环的流量累加即可。实践证明该方法切实可行。
由于外界干扰不可能完全消除,对小流量控制(施腊、施固化剂)而言,应特别注意采样周期的选取。采样周期短则系统响应速度快,但是外界干扰的影响也就越大;采样周期长,系统的响应速度慢,但同时也降低了干扰的影响。结合生产要求,系统中施腊、施固化剂的采样周期为6s,系统运行时,石腊及固化剂的流量曲线较为平稳。虽然S7226具有PID功能,但本系统是一个典型的滞后控制系统,而且系统的参数变化较大,这就意味着参数变化时需要重新整定PID参数。为此笔者曾设定多套参数,即在每一个流量范围段采用不同的参数,但是效果不太理想。
硬件抗干扰措施采用隔离性能较好的电源给PLC供电;模拟量信号线采用屏蔽电缆;信号线和动力线远离铺设,以防电缆辐射电磁干扰;较为完善的接地系统。软件抗干扰措施PLC模拟量输入选择设置适当的模拟量采样数和死区值;PLC程序中采用限幅滤波。系统自投入运行半年来,性能稳定,施加量均匀,解决了吸水、内结合强度不均匀等质量问题,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率,维修困难问题也得到了妥善的解决。目前,国内和该厂同一时期建厂的大部分人造板企业面临着十分相似的问题,因此本系统具有较好的应用前景。
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