PLC在随动控制系统中的应用

0 引言

    介绍PLC在随动控制系统中的应用，并给出了其PLC控制系统在化工、冶金、轻工等行业中，有许多是当某变量的变化规律无法预先确定时间函数时，要求被控变量能够以一定的精度跟随该变量变化的随动控制系统。随着PLC的指令系统和功能模块的不断完善，它在随动控制系统中的应用也越来越广泛。

1 工艺过程和控制要求

    搅拌机工艺流程如图1所示。从木材加工厂运来的木屑、刨花经分拣、清理后人料仓，通过螺旋给料机将它们输送到搅拌机，其间刨花量由刮板称上的压力传感器检测。同时胶泵抽取胶液，用电磁流量计检测胶的流量；刨花和胶要按一定的比率送到搅拌机内搅拌，然后将混合料供给下一道热压力机工序蒸压成型。要求控制系统控制刨花量和胶量恒定，并有一定的比例关系，即胶量随刨花量的变化而变化，精度要求小于3％。

图1搅拌机工艺流程图

2 控制方案

    根据刨花板的生产工艺过程和质量控制要求，搅拌机控制系统实际上是一个双参量随动控制系统。刨花量的输出作为胶量输入的设定值，两个输出量除自身保持稳定外，还要求它们之间有一定的比例关系。

    实际生产中为了保证刨花量与胶量的恒定和一定的配比关系，刨花回路采用比例控制，即要求运算器的输出信号与偏差信号成正比。这里的偏差信号实际上就是由传感器测出的螺旋给料机输出的刨花量与给定值之差。这个信号比例放大后作为螺旋给料机的电机控制器的输入信号，以控制刨花量的稳定。胶液回路采用比例积分控制系统，可减少阶跃扰动时的余差。胶泵电机由可控硅调速器控制转速， 流量计测量胶量的大小并反馈，与胶量设定值进行比较，积分运算后作为可控硅调速器的输入信号，刨花板生产控制原理图如图2所示，图中的开关可选择随动／独立控制方式。

图2控制原理框图

    在这个控制系统中，由于胶流量及刨花量的检测信号、螺旋给料机的电机驱动器及可控硅调速器的输出电压都是连续变化的模拟量，因此搅拌机控制系统是一个模拟量控制系统。对这样一个模拟量随动控制系统，采用PLC来控制，控制性能可以得到极大的改善。

3 PLC的选择

    搅拌机控制系统输入信号有7个，其中用于启动、停车、随动选捧的3个输入信号是开关量，而刨花给定、压力传感器信号、流量计信号4个输入信号是模拟量；输出信号2个，一个用于驱动晶闸管调速器，另一个用于驱动螺旋给料机，均为模拟信号。根据I／O信号数量、类型以及控制要求，选择FX2-1 6MR主机，4通道模拟量输入模块FX2-4AD，2通道模拟量输入模块FX 一2DA，这样共8个开关量输入点，8个开关量输出点，4个模拟量输入通道，2个模拟量输出通道，能够满足控制要求。PLC主机与外部模块连接如图3所示。

图3 PLC主机与外部模块连接图

4 I/O地址编号

    将7个输入信号、2个输出信号按各自功能类型分好， 并与PLC的I／O端一一对应，其外部信号与PLC的I／O端地址编号对照表如表1所示。

5 程序设计

    根据控制原理图2，刨花量设定经FX2-4AD的CH1通道和压力传感器的刨花反馈信号经A／D转换后作差值运算，并取绝对值，然后乘比例系数KF=2，由FX2-2DA的CH1通道输出；当SK转换到随动方式时，刨花的反馈量作胶的给定量， 反之， 由胶量单独给定。两种输入方式都是将给定量与反馈量作差值运算，通过PI调节，抑制输入波动达到控制要求。搅拌机控制系统的梯形图程序设计如图4所示。

图4搅拌机控制系统梯形图程序

6 结束语

    模拟量是在时间上、是数值上都连续变化的物理量。温度、湿度、压力、流量、速度等都是模拟量。输入、输出都是模拟量的控制系统叫模拟控制系统。模拟量与开关量有着明显的区别。模拟量具有初始性、连续性、转换性和过程性。随着PLC的广泛应用，各生产厂家都为PLC增加了功能指令与模拟量专用模块，以满足模拟量控制的基本要求，有了功能指令和模拟量的输入／输出模块，PLC的模拟量控制是非常方便的。