PLC在電磁感應加熱造紙烘缸中的應用
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3 PLC軟件及控制算法
3．1 PLC編程軟件及通訊
對于SIEMENS S7-200系列PLC，西門子公司提供了Windows平臺下的編程軟件Micro／Win step7，包含完整的國際化支持，可以使用完全的中英文界面進行操作，降低了使用的難度。Micro／Win step7軟件有以下特點：a．Step7-Micro／WIN是在Windows平臺下運行的SIMATIC S7-200PLC編程軟件，簡單、易學、能夠解決復雜的自動化任務；b．適用于SIMATIC S7-200PLC機型軟件編程；c．支持IL、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間相互切換；d．程序塊具有密碼保護功能；e．提供軟件幫助你調試和測試你的程序，它包括監(jiān)視S7-200用戶正在執(zhí)行的程序狀態(tài)，為S7-200指定進行程序的掃描次數，強制變量值等；f．指令向導功能：PID自整定界面，PLC內置脈沖輸出(PTO)，脈寬調制(PWM)，指令向導，數據記錄向導，配方向導等；g．支持TD200和TD200C文本顯示界面。 Step7-Micro／Win編程軟件通過支持協議的編程電纜進行通訊、上傳、下載程序，是最簡單，最經濟的通訊方式。
3．2 串級PI D控制
造紙生產中，烘缸最重要的參數是烘缸表面工作溫度T，它直接影響到成品紙的質量。由于溫度T有延遲大、升溫慢、慣性大等特點，較難控制。因此，在設計中采用串級控制，它主要有以下的一些特點：
(1)副回路所受的干擾，當還沒有影響到被控量時，就得到副回路的有效控制；
(2)副回路中的參數變化，由副回路給予控制，對被控制量的影響大大減弱；
(3)副回路的慣性由副回路給予調節(jié)，因而提高了整個系統(tǒng)的響應速度。
串級控制控制框圖如3所示，外環(huán)的控制對象為溫度T，內環(huán)控制對象為負載電路的輸出電流IO。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/163581.htm
在烘缸座架上安裝紅外線溫度探頭，將溫度信號轉化為電信號采集到PLC模塊中，在程序中經過平滑濾波等步驟得到烘缸表面的平均溫度TO。TO與設定溫度 Tsp 比較，其差值作為PID模塊的輸入，經過以上介紹的PID算法計算后，輸出信號用來調整負載電路加熱電流IO的設定值Isp。實際加熱電流經過互感線圈采集到PLC模擬量模塊，與I sp比較后作為內環(huán)PID模塊的輸入，計算后由PLC輸出一個4～20 mA的控制電流來調節(jié)功率輸出。整個系統(tǒng)中的各個變化量，比如溫度T、加熱電流大小IO、控制信號毫安數、烘缸轉速等數據顯示在TD200的屏幕上，操作員可以清楚看到這些變量的實時變化情況，并可通過設定溫度T的給定值、加熱電流的給定值自動或半自動地調整加熱功率。
3．3 TD200交互界面及控制面板
在生產過程中，由于生產工藝參數的改變，因此需要改變溫度的設定值等參數，同時，為了更好地實施監(jiān)控，需要了解各個相關的參數。TD200通過自帶的線纜和CPU模塊串口相連接，不需要額外的外加電源，它可以顯示多種語言，CPU運行時，組態(tài)好的TD200屏幕上可以顯示數字或CPU中變量的實時值，還可以通過編程組態(tài)方式及直接的方式更改TD200上變量的值。
3．4 編程注意事項
在PLC程序的設計中，要特別注意以下幾個問題：
(1)因為線圈在某一時刻只能加熱烘缸表面的某一個部分，如果烘缸不轉動，則會造成烘缸缸體局部過熱，嚴重時造成缸體變形損壞。因此在程序中要對加熱啟動進行保護，判斷烘缸轉速大于某一速度，條件滿足才能啟動加熱。
（2）線圈位于烘缸罩內部，隨烘缸一起升降。線圈與缸體的距離影響到線圈電感量L值的大小。生產中由于卷紙的需要，經常要抬起烘缸罩，在程序中要加上保護，檢測到烘缸被抬起，要馬上停止加熱。
（3）啟動和停止加熱的時候，功率變化較大，對電網的沖擊很大。在控制程序中，要限制輸出功率的變化率。啟動和停止的過程中，控制程序要緩慢地提高設定功率或者緩慢地減小功率直到完全停止。
4 總結
本文從電磁感應加熱電源的原理及組成、烘缸的結構、造紙加熱生產線的工藝、PLC控制系統(tǒng)的組成、PID控制算法等幾個方面對造紙用電磁感應加熱烘缸做了全面細致的描述。在對原有蒸汽加熱烘缸改造的基礎上，開發(fā)出一套操作方便、節(jié)能高效的電磁烘缸加熱系統(tǒng)，在滿足原有的“紙張去濕率”的前提下，達到更好的烘干效果。與原有系統(tǒng)相比，去濕率提高20~30%，節(jié)能40~50%，有明顯的經濟效益；減少了廠房占地面積，基本上無污染，有加溫速度快、操作方便等特點。
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