6AV2123-2GB03-0AX0安装调试
介绍了西门子 S7-200PLC 和 WinCC 组态软件在润滑控制系统中的应用,通过分析干油润滑系统的特点,提出了一种智能干油润滑系统的总体设计方案。在设计的计算机监控系统中集成了总线技术和组态技术,利用工控机和 PLC 组成上、下两级分布式监控系统。上位机采用工控软件 WinCC 实现工艺流程、报警、历史曲线的显示报表以及数据库查询等功能。
充分利用现代的润滑技术能显著提高机器的使用性能和寿命并减少能源消耗[1]。根据工业现场的实际润滑需要,利用 PLC 和组态技术设计的这套智能干油润滑系统,不仅能够实现逐点检测,单点按需供油,而且能通过上位机监测现场的运行状况和故障,并及时排除故障,不但避免了油脂的浪费,也提高了生产效率。①
1 智能干油润滑系统结构
1. 1 系统硬件设计
设计的智能干油润滑系统主要包括上位机、PLC、中继箱、识别器以及执行元件等,其硬件组成如图 1 所示。
系统采用 SIEMENS S7-200 系列可编程控制器作为主要控制元件,整个系统控制过程共有 10个数字量输入点,3 个模拟量输入点和 23 个数字量 输 出 点。 中 央 处 理 单 元 ( CPU ) 选 用CPU226CN,另 外 需 要 一 个 模 拟 量 扩 展 模 块EM231CN 和一个输出的扩展模块 EM222。在自动运行状态下主控系统按照设定的程序运行,启动电动高压润滑泵,并控制电磁给油器的启闭,润滑脂过滤后被输送到各润滑点的电磁给油器,流量传感器实时检测每点是否供油,监测系统远程显示该点的润滑状态,如有故障及时报警。
控制系统可进行自动、手动操作: 手动运行时,在触摸屏的受控控制画面上输入润滑点号,然后点击手动控制即可对应现场的相应润滑点。开启电动高压润滑泵后,润滑脂被压注到主管道中,待管道压力升至 10MPa 时( 根据管道远近此压力可在 5 ~30MPa 之间) ,输入数字来选择现场润滑点号,对应点电磁给油器得到信号,开通油路,将润滑脂压注到相应的润滑部位; 系统在自动运行时,按照设定好的量( 可调整) 自动地对每个润滑点逐点供油,逐点检测,直至所有润滑点给油完成,进入循环等待时间( 可调整) ,循环等待时间结束,自动进行下一次给油过程。
1. 2 编码解码控制方式
系统工作是通过主控编码模块对西门子 S7-200 控制模块的输出信号进行编码,通过串行输出到现场给油器箱,现场给油器箱里的解码模块将串口接收到的信号与设定的地址进行比较,然后确定是否为该给油器箱提供数据,如果比较相同,该给油器箱中的 4 个点按事先设定好的参数给润滑点供油。
给油器中的解码模块上有一个 8 位拨码开关,当拨码开关置上时其所在的位置为 0,反之为1。拨码开关与给油器箱的对应关系见表 1。
当某给油器箱的地址需设为 1 时,也就是给油器箱为 1 号时,只要把 1 号拨码开关置 1( 下)即可。当某给油器箱的地址需设为 115 时,也就是给油器箱为 115 号时,115 = 64 + 32 + 16 + 2 +1,需把 7 号、6 号、5 号、2 号和 1 号拨码开关置 1( 下) 。
当某个润滑点工作时,此润滑点的给油器箱内的 4 个传感器电源同时带电,该点运行过程中,如有油通过时,基于霍尔原理反馈 24VDC 的直流信号,驱动控制柜中的接收流量反馈信号的继电器,这样 PLC 模块接收到信号,由 PLC 判断该点运行状态,从而实现了故障点的记录功能,方便设备的点检,可以快速判断故障点所在[2]。
PLC 控制的编码、解码电路如图 2 所示。
1. 3 系统特点
智能干油润滑系统具有以下特点:
a. 集成度高。本系统通过编码解码控制方式,使控制系统在集成方面有了一定程度的提高。
b. 故障点少,维护量少。由于集成度有一定的提高,元器件也在一定程度上做了适当的精简,现场电缆也不再繁琐,使得日常维护量大大减少。
c . 控制润滑点数量较多 ,多可达1000点,方便扩展。
2 系统软件设计与组态
2. 1 压力控制润滑泵流程
系统加油主要分为手动/自动两种方式,在手动状态下,只有人为地给系统一个加油信号,加油泵才会启动给润滑泵供油。本流程( 图 3) 以自动加油状态为例进行说明,在自动状态下主要靠系统对润滑泵内压力和重力的检测来确定润滑泵内是否需要供油。
2. 2 WinCC 组态监控设计
WinCC 组态软件具有过程监控、与 PLC 通讯、标准接口、编程接口、报表设计、变量记录及报警存档等功能。WinCC 具有强大的脚本编程范围,包括从图形对象上单个的动作到完整的功能,以及立于单个组件的全局动作脚本,甚至于bbbbbbs API 功能均可以在动作脚本中被调用。此外,集成的脚本编程包含了 C 翻译器和大量的ANSI-C 标准函数[3]。 经过组态的环冷机的监控画面如图 4 所示。
在监控画面中包括画面选择、运行记录表、故障记录表、系统参数、循环时间、时间参数、启动、停止、手动及自动等按钮,同时在运行过程中也会显示各个润滑点的供油状态、时间及有无反馈等。通过上位机的监控画面直接对润滑点进行设定,监控系统还具备故障查询功能。
3 结束语
笔者设计的智能干油润滑系统运行稳定、,给油量调整方便,故障点容易查找,维护量小,大大减少了人工劳动强度,避免了环境污染和油脂的浪费,延长了设备的使用寿命,提高了综合效益。该系统现已应用于矿山机械、连铸机及环冷机等环境恶劣、人工不易加油的场合,了良好的使用效果。
关键词:机电液综合控制 组态软件 PLC 数据分析
引言
以水作为工作介质的液压传动早出现于 17 世纪末。直到 19 世纪末,矿油基液压油逐渐取代了水。随着电气自动控制技术、传感器技术应用于液压传动系统,逐渐形成机电液一体化系统,这种系统既具有液压传动系统功率重量比大,体积小,频响高,压力、流量可控性好,可柔性传送动力,易实现直线运动等优点,又有解决液压系统定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等自动控制要求,大大提高液压系统的系能。机电液综合控制实验台为实验教学及系统开发提供了一个良好的研发平台,因此实验台的开发考虑机电液综合控制系统的基本特点。目前使用较多的机电液综合实验台,均只考虑了机电液系统动作过程的验证,而忽略了一个重要的内容———系统性能的验证与分析。同时随着组态监控技术的发展,机电液综合控制系统组态监控对实验系统的运行也是非常重要的。
基于以上考虑,本文提出了基于组态软件和 PLC 的机电液综合控制实验台方案,依据 PLC 机电液综合控制系统的基本结构,采用模块化的设计思想提出了实验台的硬件设计方案,然后利用组态软件进行组态监控和实验数据采集,后通过 M atlab 软件实现液压系统分析。
1 机电液综合控制系统基本原理及实验台设计总体方案
机电液综合控制系统一般由动力系统、机械本体、执行机构、检测部分、控制和信号处理单元以及驱动部分组成。动力系统在控制信息作用下,提供动力,驱动各执行机构完成各种动作和功能,主要是指电动机;机械本体一般包括液压传动和机械结构(即壳体、机身、支座等支撑结构);执行机构电动执行机构液压执行机构及其配套的机械部分;部分包括各种传感器和位置开关;控制和信号处理单元是机电液一体化系统的部分,一般由工控机、单片机、各种控制器和可编程序控制器(PLC)、数控装置以及逻辑电路、A/D(模 /数)与 D/A(数 /模)转换、I/O(输入 /输出)接口和计算机外部设备等组成;驱动部分实现信号的交换、放大和传递,是连接弱电设备和强电设备的纽带。如图 1 所示的基于 PLC 机电液综合控制系统基本原理图可知,基于 PLC 机电液综合控制系统主要包括 PLC 控制器、动力系统、机械、液压传动系统、执行机构、模拟量和开关量传感器、驱动装置及输入电路、电源(图中未示出)等部分,其是 PLC 控制器。
综合分析可得如图 2 所示的基于 PLC 和组态软件的机电液综合控制实验台总体设计方案:依据机械和电气元件在机电液综合控制系统的作用,采用模块化的设计思想,建立构成实验台的功能模块;然后根据实验要求,选择合适的功能模块构成相应机电液综合控制系统,利用 PLC 提供模拟量输入通道实现数据采集,并通过组态软件实现机电液综合控制系统组态监控,利用 M atlab实现机电液系统性能分析.
2机电液综合控制实验台硬件设计
由机电液综合控制实验台设计总体方案可知,实验台由工作台和各种功能模块构成。如图 3 所示的根据机电液综合控制系统的组成及工作原理,可将其分为电气控制和机械液压两部分组成。电气控制主要包括 PLC 、开关电路、电源、按钮开关、驱动、信号显示等模块。机液压部分主要包括液压模块、机电传动模块以及安装在系统中的各种传感器。
2.1 电气控制部分设计
电气控制的是 PLC 控制及数据采集。而要构建一个完成 PLC 控制系统,除了需要 PLC 模块之外,还需要输入电器(按钮开关模块)、输出模块(驱动模块、信号显示模块)以及电源模块等模块,各模块之间的关系如图 3所示。为了利用 PLC 获得传感器采集到的模拟信号,PLC提供的足够数量模拟量输入通道。电气控制模块的设计要点是:1)对电源模块设计,考虑到电源分为控制电源和动力电源,因此将控制电源模块和动力电源模块分开,并且提供常用规格的电源输出;2)各模块在工作台上的位置关系参考图 2 所示的逻辑关系合理布置,方便接线。3)液压泵站主电路固定,只向用户提供控制端口,用户可根据系统的要求来控制液压泵电动机。4)PLC模块、输入模块和输出模块之间开始没有任何连线,在实验时,用户应根据液压系统的控制系统要求自行连线;5)PLC 只能处理数字信号,凡遇到模拟量的地方,都进行模数转换(A/D ))和数模转换(D/A ),目前的 PLC 都提供有模拟量输入、输出通道[2]。为采集传感器输出信号,选用的PLC 有足够数量模拟量输入通道。
2.2 机械液压部分设计
机械液压部分的基本设计思路:采用各种传感器实现数据;提供常用的机械传动模块以及常用的液压元件模块,模块之间开始是没有任何关系的,实验时根据需要选择元件进行组合,构成所需系统。基于以上考虑,机械液压部分主要由机电传动模块、液压模块和传感器等三部分组成(如图 3 所示)。机电传动模块包括步进电动机驱动直线运动模块、十字滑台等。液压模块包括可装拆液压元件、液压泵站等。传感器包括压力、流量、扭矩,转速等模拟量传感器和压力继电器、位置开关等开关量传感器。
3 基于组态软件的机电液综合控制系统组态监控与数据采集
组态软件提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,它提供了预设了丰富功能模块来进行系统组态。在建立具体的组态监控系统时,选择组态软件预置的各种功能模块来模拟被监控系统中的相应元件,并根据元件之间的关系进行组态。组态时,在组态软件中利用向导 PLC 的输入、输出端口的内部寄存器建立实时数据库变量,将实时数据库变量与界面的各种图案连接,则可实时显示各设备的状态变化,同时也可以通过开关向 PLC 发出控制指令。实时数据变量的定义来源于 PLC 程序设计及设备的动画设计[3,4,5],同时利用实时数据库变量可实现数据采集。图 4 为基于组态软件的机电液综合控制系统组态监控和数据采集原理图。
4 机电液综合控制系统性能分析
要实现机电液综合控制系统性能分析,就将采集的实验数据存储起来,并方便分析软件访问。考虑到组态软件、M atlab 软件,均能访问 Access 数据库,因此采用Access 数据库作为实验数据存储和交换的桥梁,实现M atlab 与组态软件之间的数据交换[6],如图 5 所示。
数据采集时,在接到数据采集指令时,读取 PLC 寄存器对应的数据变量,将数据变量中读取的数据通过 ODBC数据源存入 Access 数据库中,然后判断动作是否结束,如果动作未结束,则延时之后,再次读取数据存入数据库,如此反复,直到动作结束,完成数据采集。
数据分析时,由 M atlab 通过 ODBC 数据源,取出存放在 Access 数据库中的实验数据,并放入 M atlab 变量中,然后利用 M atlab 软件进行实验数据分析。
5结束语
机电液综合控制系统的设计开发、性能测试和技术人才培养等方面都离不开实验。本文从实验台硬件设计、基于组态软件实时监控和数据采集、基于 M atlab 机电液综合控制系统性能分析等三个方面分析机电液综合控制试验台设计。实践表明,该实验台功能完备,操作控制简单,既能够用于机电液综合控制实验教学,也能够满足工矿企业进行机电液综合控制系统开发的要求。
摘 要:介绍了可编程序控制器(PLC)在车轴声自动探伤系统中的应用,对系统的硬件控制和软件作了详细的阐述。
0 引言
可编程序控制器(programmable logic controller, PLC)是以微处理机为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置,是专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统。它可以取代传统的继电器完成开关量的控制,其按钮开关、行程开关或敏感元件可以作为输入信号,输出信号可以控制开关、电磁阀和步进电机等执行机构。它采用可编程序的存储器,在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程实现自动化。
1 自动探机控制系统组成
声波自动探伤机是用来检测机车车辆上车轴中的伤损和疲劳裂纹的检测设备,它由机械、液压、电气控制、计算机控制和声波探伤等子系统组成。它的控制部分涉及机械制造、电子技术、微机控制、声波检测和人工智能等学科领域,是一台典型的机电一体化声波检测设备。声波自动探伤机的控制系统包括机械动作控制系统和计算机控制系统两大部分。机械动作控制系统的主要作用是PLC控制机械装置按工作流程顺序依次动作,如轮对声波探头夹持、探头与所探测轮轴的密贴、探头移动、轮对转动和供给探测过程中所需的耦合液、以及探测结束后的机械复位、轮对推出等。计算机控制系统的主要作用是计算机通过I/O板控制PLC保持探测轮对工作状态,同时切换探头将数字式探仪的声信号传送给计算机,再通过A/D转换,由计算机对声波形信号进行分析、判断,不停地循环切换探头、采样、分析和判断,直至探测结束或发现轮对缺陷,后打印存储波形并输出。其控制系统框图如图1所示。
2 自动探机控制电路设计
本系统可以采用日本三菱公司生产的FX2N—64MR型PLC控制器,通过硬件连接,软件编程,参数设定来实现整机有效地运行。自动探机的输入信号包括控制按钮和接近开关到位信号,共设置有21个输入点,并且设置有手动/自动选择开关;自动探机的输出信号直接控制着强电拖动部分和电磁阀控制部分,共有21个输出点。其部分I/O分配情况:X3~X7为手动控制按钮,X10~X13为自动控制按钮,用来控制探头的移动和轮对的正反转。X15为“启动”,当有信号输入时, PLC按设定的控制程序开始工作,机械装置开始动作; X0为“停止”,当有信号输入时, PLC按设定的控制程序停止工作,机械装置立即停止动作。判断轮对是否到位使用电感式接近开关,其输入点地址为X16~X24。Y2~Y17的输出信号控制电磁阀的动作,Y20~Y22的输出信号控制轮对的正反转和探头移动。
3 自动探机软件设计
由于探机的探伤过程是一个比较复杂的控制过程
所以相应PLC控制器编程也比较复杂,,滚轮电机的正反转,编程时充分注意逻辑互锁关系。其次,为了提高探伤的性,轮对的探测位置要准确、,编程时注意各探测点的切换和探测速度。再者,编程要合理,减少程序量,缩短扫描时间
在以水稻为原料的饴糖生产过程中, 需要把水稻的用量、出糖量、糖化罐的液位及温度等数据信息测量出来送给控制室的上位机,以便准确分析产出比,及时掌握生产过程中工艺的动态过程。 这就需要现场的下位机和控制室的上位机之间必 须 有 可 靠 的通信。 我们设计的控制系统,上位 机 采 用 工 业控制机,下位机有四台 PLC,其中 一 台 是 S7 -300CPU315 -2DP, 安装在 控 制 室 的 配电柜内,主要任务 是 通 过PROFIBUS 总线控制输入/输出单元 EM221/EM222 从而控制整个生产车间的电动机、水泵、电磁阀等执行机构。 另外三台 PLC 为安装在现场的S7-200CPU224,主要负责采集智能仪表的数据。 S7-200 与智能仪表的通信是本文的,其组成如图 1 所示:
1 S7-200PLC 及其通讯功能
S7-200 小型 PLC 硬件功能完善,指令系统丰富。 它的子程序调用和中断程序调用简单方便, 特别是其通讯功能非常强大,和其它小型 PLC 相比具有不可比拟的优点。
S7-200PLC 内部集成有 PPI 接口,其物理特性为 RS485。 可以为用户提供以下通讯方式:(1)PPI 方式:是 S7-200 基本的通讯方式,通过自身的端口就可实现通讯,为默认方式。(2)MPI 方式 :一种多点接口通讯协议 ,S7-200 可以通过内置端口连接到 MPI 网络上与 S7-300/S7-400 进行通讯。(3)自由通讯方式 :是建立在半双工 RS-485 硬件基础上的一种通讯方式,它允许用户自己定义通讯格式,如数据长度和奇偶校验等,因此可方便地与任何通讯协议公开的智能设备进行通讯。(4)PROFIBUS-DP 网络。
2 PLC 与智能仪表的通讯程序设计
2.1 PLC 与智能仪表之间的通讯格式
图 1 中 1#PLC 负责采集现场的 18 块兰申电磁流量计的数据,兰申电磁流量计通讯协议为主从扫描式通讯协议,每次通讯过程均由主机发起,然后从机进行响应,回传规定的信息,完成一次通讯过程。 根据要求只需读出流量计的瞬时流量、正向总量值,因此可定义主机(PLC)命令格式和从机(流量计)响应格式如下:
考虑到流量计串行通讯协议的特点,选择 PLC 的自由口作为 PLC 与流量计之间的通讯方式。 设定好 18 块流量计的地址及通讯速率后就可以通过 V4.0STEP7 Micro WIN SP3 编程软件进行自由口通讯程序设计,按照自由口通讯的工作方式,实现PLC 与流量计的。
2.2 软件设计及框图
整个程序由主程序、中断程序和 3 个子程序组成。主程序主要完成定时新流量计地址,调用子程序以及其它逻辑控制。 中断程序 0 用于接收流量计回送的数据。 子程序 0 用于初始化 PLC 的通讯端口。 子程序 1 用于按流量计地址新校验码后向流量计发送命令。子程序 2 用于将流量计回送的相关数据存入数据缓冲区,该缓冲区已同过对 S7-300 组态和 S7-300 的存储区相关联 ,方便上位机读取下位机的数据。通讯软件流程图如图 2 所示。
2.3 上位机通讯程序设计
上位机应用力控组态软件进行监控界面、报警回顾、历史曲线、控制命令、报表统计等程序设计,上位机通过以太网模块 CP343-1 与 S7-300 通讯,本文不再详述。
3 结束语
摘要:液压综合试验平台PLC实时测控系统以PLC为控制,辅以触摸屏提供良好的人机交流平台,通过与上位工控机的通讯,实现数据的高速采集、处理和分析; PLC控制软件采用模块化的设计风格,程序简洁、实用、可扩展性好,提高了液压综合试验平台的自动化测试水平。近年来,随着科学技术的飞速发展,液压传动技术的应用范围越来越广泛,对元件及系统的要求也越来越高。传统的液压测试平台,多采用机械式的测试工具,其功能单一,实时性、准确性、可控性较差,测试精度低,无法满足现代系统的测试要求。
PLC是以微处理器为,综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。并以其的性、抗干扰性以及方便的可编程性,近几年广泛应用于工业控制的各个领域。PLC的应用大大增强了系统的自动控制与数据处理能力,提高了系统的测试精度和速度。本文介绍了一种以PLC为控制的实时测控系统及其在新型液压综合试验平台中的应用。
1 系统的基本构架及工作原理
1·1 液压子系统
整个液压子系统分成液压油源,液压泵、马达测试台,液压油缸测试台,常规\比例压力、流量阀测试台,常规\比例方向阀测试台,伺服阀动态测试台,伺服阀静态测试台及液压系统测试台等8个部分。
1·2 PLC控制子系统
PLC控制子系统是整个试验平台现场控制的,综合试验平台中所有的执行器都是按照PLC发出的控制信号进行运转的。液压油源及各测试台中的各类比例变量泵、定量泵、电磁换向阀、电液比例阀、调速阀、传感器及被试对象接收来自于PLC的控制信号,调节各执行器的状态和参数,从而使各测试台的各项性能达到相应的试验要求,同时对综合试验平台各状态参量进行测量和监控。
根据系统的控制及可扩展性等方面的要求,选用日本MITSUBISHI公司的Q系列PLC,各功能模块中, QJ71C24通讯模块实现与上位机的通讯连接;Q68ADI模数转换模块负责各传感器的数据采集;Q68DAI数模转换模块用于向各比例/伺服控制放大器发送控制信号。
1·3 人机交互子系统
采用MITSUBISHI公司A985GOT-TBA触摸屏图形终端,可通过数据线与Q06CPU直接相连。该子系统给用户提供了良好的交互界面,便于用户对试验参数进行设置和修改,配备了模拟工况图,用户可以对整个试验过程进行监控、报警。
1·4 工控机子系统
工控机子系统主要用于试验中高速数据信号的采样,同时接收来自PLC的数据,利用PC机强大的数据处理能力进行试验结果的分析、优化,并绘制相应的试验曲线。
工控机子系统一般用于编程、参数设置及数据高速采样,没有参与直接的现场控制,因此即使工控机出现问题,试验也可以照常进行,大大提高了综合测控平台的性。
整个试验系统的控制流程如图2所示。
2 PLC测控系统软件的模块化设计
PLC测控系统软件分成四大模块:通讯模块、数据处理及过程控制模块、监控模块和数据采集模块。各模块之间的关系如图3所示,通讯模块是连接PLC和上位机之间的枢纽,数据处理及过程控制模块是整个测控平台控制的。
(1)通讯模块
通过上位PC机与PLC之间通讯可以发挥出PC机与PLC各自的优点。通讯过程中主要包括以下关键点。
①PLC的编码规则
要实现与上位计算机的,要了解PLC内部数据的编码规则,本系统中主要传输的是浮点数,因此对Q06H PLC中浮点数的编码规则做一介绍。
②设置
要实现数据的正常传输, PLC与上位机需要具有统一的数据格式:
格式
05+数据长度+数据+和数校验码
■奇校验
■速率57·6kbps
③通讯协议
Q06H CPU支持多种通讯协议,包括其自带的各种规格的MC通讯协议及无顺序通讯协议、双向通讯协议等。
采用用户自定义的双向通讯协议。根据实验进程的要求,设定一些通讯命令,如:
FF44+试验代码+试验参数1+试验参数2+…+试验参数n+…
这个命令用于试验参数的上传,其中FF44是命令字,表示开始上传试验参数,试验代码是对每个试验设定的特殊编码。
(2)数据处理及过程控制模块
该模块是整个控制软件的,,对的数据进行分析处理,然后根据分析结果对各执行器的状态进行相应修改和调节,为试验提供优的工况,使试验严格按照要求自动进行,实现测试的自动化。
(3)监控模块
主要对各测试台中的液压回路切换用截止阀及液压回路的状态进行监控。本模块通过PLC的输入模块将各种监控信息进来,然后经过的数据线,传输至触摸屏的工况图上,使用户可以实时的对液压试验回路中各检测点的状态进行监控。
(4)数据采集模块
数据采集模块通过的A/D模块进行,将采集来的数据进行相应的处理,满足控制要求。在采集的过程中采用了PLC自带的平均滤波算法。
3 PLC测控系统控制算法设计
(1)油源节能控制算法
液压综合测试平台的设计流量是350L/min,油源由2个变量泵和2个定量泵构成。对泵站运行时,各种输出流量下,系统的能量消耗情况进行分析,列一张节能运行方案表,列出在各流量下,节能的运行方案。节能控制算法通过查表,对泵站联合控制,达到的节能效果。该算法的思想是充分发挥变量泵节能的特点,综合考虑变量泵向定量泵过渡的一系列问题。
(2)系统压力分级调节算法
试验平台的工作压力为35MPa,是通过比例溢流阀进行调节的。由比例溢流阀的电流-压力曲线可以看出,比例溢流阀有较大的调节死区(小可调节压力),如果单用一个压力为35MPa的比例溢流阀进行调节,大大降低了系统低压时的调节精度。因此,设计了由一个低压和一个高压比例溢流阀联调的结构(如图5所示)。
在算法设计上,以7MPa为分界点。当系统压力大于7MPa时,由阀1进行调节;当压力小于7MPa时,使电磁换向阀处于左位,将阀1设定在10MPa,通过调节阀3对系统压力进行调节。这样既满足了系统的设计要求,又保证了系统的调节精度。
(3)模拟信号分段PID调节算法
在试验过程中经常需要通过对一些模拟量的调节(主要是电流)来控制系统的状态,一般均采用等步长的调节方式。这种方式虽然简单,可是如果步长过大,则会造成精度下降,系统容易产生调、振荡,如果步长过小,调节会比较稳定,但是耗时太长,效率较低。因此设计了分段PID的算法,将调节量分为3段,在初阶段采用的步长较大,加快响应速度,然后逐级减缓步长,在后阶段步长达到小,减小系统调和误差,让系统加稳定。
(4)波形输出算法
在系统控制的过程中,经常将某一状态量依照一定的规律进行相应的变化,例如:需要控制比例阀让系统压力从小到大然后再从大到小变化等。可根据试验的具体情况将其综合成几种特定的波形变化,如上面提到的情况,可归结为系统压力按照三角波的方式进行变化。这样只要在程序中设定一些相应的波形参数,即可以达到试验的要求,使程序加简洁、、有良好的可扩展性。
4 结论
(1)通过PLC与触摸屏的结合,为综合试验平台提供了强大的监控功能,采用PLC的逻辑互锁及外部物理互锁相结合的方式,大大减少了误操作所带来的危害,提高了系统的性。
(2) PLC测控系统软件采用模块化设计,大大简化了程序并具有良好的可扩展性,为系统试验打好基础。
(3)采用以PLC为与工控机联合控制的模式,既发挥了PLC控制精度高、抗干扰能力强、性好的特点,又充分利用了工控机良好的数据分析和处理的能力,两者珠联璧合,相得益彰。