基于PLC的溫度控制系統(tǒng)
表1 溫度控制判斷表
根據(jù)表1,PLC 可以進(jìn)行染色過(guò)程的溫度控制。
下面以斜率降溫為例,說(shuō)明 PLC 的溫控過(guò)程。首先在主程序中判斷當(dāng)前目標(biāo)溫度是否小于上一步目標(biāo)溫度,再判斷斜率不等于零,若滿(mǎn)足這兩個(gè)條件,就按照指定斜率降溫。在斜率降溫時(shí),將降溫段曲線按時(shí)間分成若干個(gè)相等的小間隔,對(duì)每一小間隔計(jì)算出相應(yīng)的溫度作為這 一小段的溫度給定值,因而工藝曲線的降溫段可以用階梯性表示,如圖3 所示,又因?yàn)槿緳C(jī)的大慣性,因而降溫曲線段可由圖4 表示。只要每一間隔的時(shí)間足夠小,則計(jì)算的每一間隔的溫度給定值與理想值的偏差就可忽略。本系統(tǒng)采用采樣時(shí)間將降溫段曲線分成相
兩次目標(biāo)溫度比較斜率K 保溫時(shí)間t 當(dāng)前動(dòng)作圖示
K≠0 t="0" 按斜率升溫
T*-T*′>0 K≠0 t≠0 按斜率升溫后保溫
K=0 t="0" 直接升溫
K=0 t≠0 直接升溫后保溫
K≠0 t="0" ERROR
T*-T*′=0 K≠0 t≠0 保溫
K=0 t="0" ERROR
K=0 t≠0 保溫
K≠0 t="0" 按斜率降溫
T*-T*′0 K≠0 t≠0 按斜率降溫后保溫
K=0 t="0" 直接降溫
K=0 t≠0 直接降溫后保溫
等的小間隔,每個(gè)間隔的溫度設(shè)定值可由下式計(jì)算(其中 T 設(shè)J 為每一間隔的溫度給定值):
同理,根據(jù)采樣周期、降溫斜率計(jì)算出降溫時(shí)間 t,再計(jì)算總采樣周期數(shù)N、溫差△T(其中T0 為溫控前的實(shí)際溫度,KJ 為降溫斜率,Tt 為采樣周期,T 為當(dāng)前溫度):
在斜率降溫時(shí),為了能準(zhǔn)確的控制溫度值,設(shè)定了差溫報(bào)警值Te 和控制輸出域值Tc,根據(jù)溫差△T 與它們的比較,得出以下控制規(guī)律:
a. △T>0
1. △T≥Te,則全開(kāi)冷卻閥并顯示“降溫太慢”,同時(shí)報(bào)警。
2. Tc<△T<Te,則開(kāi)始PID 控制,得出控制量U 作為冷卻閥開(kāi)啟時(shí)間。
3. △T<Tc,自然動(dòng)作,當(dāng)前采樣周期數(shù)加1。
b. △T <0
1.|△T|≥Te,全開(kāi)加熱閥并顯示“降溫太快”,同時(shí)報(bào)警。
2.|△T|<Te, 關(guān)閉冷卻閥,并將當(dāng)前采樣周期數(shù)加1。
5 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活,通過(guò)PROFIBUS-DP 總線將現(xiàn)場(chǎng)控制器互連成網(wǎng),用戶(hù)可以在中控機(jī)上編輯各種條件下的溫度曲線,通過(guò)總線快速下傳給現(xiàn)場(chǎng)的控制器,使其依據(jù)接收到的溫度曲線控制染色過(guò)程中的溫度,同時(shí)可通過(guò)PROFIBUS—DP 控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的上載。
本系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)溫度控制,而且根據(jù)需要還可擴(kuò)展其他染色工藝過(guò)程的控制如水位、液位等參數(shù)的控制,具有良好的發(fā)展前景。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn):采用S7-200PLC 作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制器,完成溫度控制,本系統(tǒng)能及時(shí)準(zhǔn)確地控制染色產(chǎn)品的質(zhì)量,將產(chǎn)品的質(zhì)量隱患消滅在現(xiàn)場(chǎng),保證染色一致性和一次準(zhǔn)確化;通過(guò)PROFIBUS—DP 總線實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、高效率、低成本生產(chǎn),大大提高染整設(shè)備的自動(dòng)化、連續(xù)化、智能化水平,同時(shí),應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可為間歇式染色機(jī)與染色廠企業(yè)信息管理層、互連網(wǎng)的連網(wǎng)提供了基礎(chǔ),使設(shè)備的控制系統(tǒng)具有開(kāi)放性的體系結(jié)構(gòu)。
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