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渔具厂酚醛浸布可编程控制器控制系统分析

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日期:2007-4-14 18:42:46     来源:中国自动化网   作者: 点击:
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0 引言

    随着科学技术的不断发展,工业生产的技术装备越来越复杂,自动化程度越来越高。可编程控制器(PLC)及其网络架构是构成CIMS系统的基础,被称为现代工业自动化的三大支柱(PLC、数控技术、工业机器人)之一,由于其使用简单、功能强大、可靠性高,目前已广泛应用于现代工业的各个领域。越来越多的重要设备、工艺、关键部位都采用可编程控制器来组成控制系统。以往的控制系统由于较多的使用继电逻辑器件,具有故障率高、维修不便、动作滞后、控制精度低弊端,使用可编程控制器可以使控制的精度和稳定性得到有效保证。

    某渔具厂酚醛浸布生产线的操作流程为:玻璃纤维布在酚醛树脂中浸泡后,通过多辊连接的生产线进行挤压、拉伸,通过干燥塔分段干燥后就形成了酚醛预浸布,最后由收卷装置将干燥后的预浸布卷成布筒。

    该生产线是一个典型的多辊速度控制对象,其中有大小钢辊十几个(由电机带动运转),为保持产品质量和生产的连续性,需要保持生产线中布的张力恒定,因此必须控制布前进的速度一致,带动生产线前进的主要四个钢辊(放卷辊、定速辊、辅助辊一、辅助辊二)的精确控制尤其关键。干燥塔为立式三段结构,分别采用不同温度的蒸汽(100~200℃)对预浸布直吹固化,要求控制温度波动范围为设定温度±2℃。预浸布传动过程中会出现传动跑偏,收卷装置前通过光电开关检测布的位置,控制收卷装置移动电磁阀,纠正预浸布的偏移。

1 系统方案设计及实现

1.1硬件组成及系统方案

    系统使用PLC作为控制系统的直接控制级,我们选择了日本三菱公司的FX2N128MR,由于输出点数较多,增加了输出扩展模块FX2N16EYT。

    现场由多个旋转编码器(日本OMRON)测量速度辊的速度信号,通过特殊模块FX2N4AD(实现模数转换)传送到PLC。PLC根据设定值和测量值运行算后,通过特殊模块FX2N4DA(实现数模转换)作为控制信号提供给变频器

    由变频器电机转速,电机带动速度进行速度控制,变频器选用日本三菱公司FR-E540-0.4K-CH,这具有正反转特性、启动转矩大、升速降速时间短、直流过载保护等功能。使用变频器进行电机调速精度高、切换快,而且可以大大降低能源消耗。温度采集采用铠装防爆Pt-100热电阻,自行研制了温度采集板,通过特殊模块FX2N4ADPT将现场热温度信号采集上来,模数转换后送往PLC。PLC根据设定值和测量值运算后,通过特殊模块FX2N4DA提供现场调节阀的开度信号,控制蒸汽的流量,进而使干燥塔内温度达到控制的要求。

    收卷装置前通过光电开关(日本OMRON)检测布的位置,控制电磁阀,通过液压泵的动作带动收卷装置的移动,纠正预浸布的偏移。

    控制柜面板上安装了触摸屏(日本三菱公司F940GOT-SWD-C)作为人机交互界面,可以方便的进行工艺参数设置、控制参数设置以及现场运行参数数据查看、曲线查询等操作。

    考虑到安全栅的成本较高,系统防爆方式采用防爆的现场仪表及操作按钮等,因此在控制系统中不再采用安全栅方式防爆,这样可大大减少控制系统的造价。

1.2控制软件结构

使用三菱公司GPP for Windows编程软件进行控制程序编写,该软件可以使用梯形图、指令表和SFC三种编程方式,指令多达156种,功能强大,编程非常方便。

    设备精确控制的实现由PLC自带的PID运算模块实现,通过合理的设置P、I、D参数,可以得到满意的控制效果。

    为提高运行速度、减少运行指令,在控制软件设计中我们采用了模块化编程,设计了各种通用子程序,如数据采样子程序、PID运算子程序、逻辑动作子程序、报警子程序等。

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