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乳化机的控制系统中台达PLC中的应用

2019年07月18日09:29 

本文采用台达PLC、HMI、变频器设计了一套均质机自动控制系统,开发成本低、操作方便,能够实现在线监视、控制和警报。目前控制系统运行良好,显著提高了乳化控制系统的自动化程度,降低了控制系统的超调量,减少系统运行时间,有效降低乳化机能耗。

软件设计的基本要求

  操作功能主要是方便操作,需要人机对话界面。系统的规模越大,自动化程度越高,要求也越复杂,比如下拉式菜单设计、趋势报警、I/O信息的显示以及有关数据、表格的更新存储和输出等。图4为设计的乳化锅人机界面。

2I/O信号及数据结构分析

  工业现场的检测信号是多种多样的,有模拟量也有开关量,PLC就以这些现场的数据作为对被控对象进行控制的源信息。通过对PLC的工作现场数据进行分析,确定了每一个I/O信号的地址。依据生产过程从前至后,I/O点数由小到大的原则把I/O信号集中编址。部分I/O信号的分配见表2。

本控制系统采用台达公司的DVP48EH00R系列的PLC为核心部件,实现恒温控制,控制系统的原理框图如图5所示[5]。PLC根据采集的信号计算出偏差e(t)和偏差变化率ec(t),按照模糊PID的控制规则计算控制量u(t),并输出控制量u(t)。经过PLC的D/A转换,变成4~20mA的电流信号,送到调节阀来调节蒸汽或者冷却水的流量,实现系统温度的智能控制。

I/O信号的分配表

  乳化机的温度控制系统是以三个锅的温度为被控制参数,冷却水流量为控制参数的回路控制。由于锅温系统是具有大滞后和时变性的系统,被调量不能及时反映系统受到的扰动,调节器的动作需经过一定的滞后时间才能影响被调量,经常会引起系统的响应超调过大或发生振荡,导致系统过渡到其他操作状态,用常规PID控制很难得到满意的控制结果。

变频器的选择及通信

  乳化机系统有主搅拌电机1个,均质电机1个,液压站电机1个,真空泵1个,功率均为KW级,对于电能的消耗大,由于变频器具有调速节能和软启动节能的作用,因此考虑选择用变频器。

  本系统中选用台达VFD-M和B系列的变频器。根据人机界面上控制的转速设定,输出4~20mA的信号以调节电机的转速,变频器的运行需要和PLC进行MODBUS通信来确定是否启动或停止。

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