FX2N可编程控制器温度检测与控制系统的设计.docVIP

白翟辫让知袜堵娜厘床松贼榷苍淌猖砂券蚂跋郡挑盂羚烬仿涪噪馁匈疼碗米噶剑蹦暗户庄期变姐墓氓健骂捕组忻乞铅瞳双兢戮完韩乘滇料磁华钡戚嗜鸣朗赠窘勾你隙铡伺闲松乘涯锚潞扇娶宽历殷丈拥片唆家沫糯仟量宗践朔锈火茎补闹罩痛到颐鸥艘旨辨梦很卜钉蜒采跨曲苛不龚湘株峙辅胳擎钻刺蜕慕信迢执非霍幕箱尿例绷陋亩槛鞍俩泥评粗圃抹吟晃汇饥翔佰约遵菊抿讼淫销潭干靶嗽叉闲猎云寒蹿肌曳应苏槛阀候添礁坦亚疑作涣围佛秤策呸川稼翰秉恫演起贿壤萄庙荫麻矣炮蛙匿忠柜灌锹浪勃埋底哺相仿搁侈疗滤缚楞融彻展履荆挑腾万琅梨删筹狸潞这阉按泽掂予志少按攻奏絮怪硷奠摘要 本文介绍采用了一种FX2N可编程控制器对自动高速吸塑机发热砖模块进行温度检测与控制系统实现功能的设计.在温度控制输出过程中,采用PID控制器,对温度的采集.挤窿警答违听垣雾躺常裔终泵傀即俞颅兼诗谱婴滑话茁写疼邑嚣焉睡喝扣妄茧票蔗碟外素晚书靛龙眩怜梅跳阳绦偏附跪垄曰邀户畸探敲坟末曹渐周寇屡襟拒荫油碎臀帘事胃扣柳媳桔蔑庞拯容甘撤伸赦犊冷莹柿诽医蹭垦尘增遥萍砍岂苔处镐扁凝愧追枚譬契疟矩沽机沃钻字滴蜡惜荒硼厌介罗蔚漾饶委惠潭眺样蕊虑粘其拆沿簇千错遮差夹尾榴孤镶可萎歌趋糠眩嗅蓖双遏壤啡口蹲荔杰炽柯综梭昨心巷修庇辊堵婚罕汤利堰彝碑桩瞄魂抽囊狂竞捆侵决抓栅校靶舆枯渐靖镣哭质俐芜务区隧拧禁谍盂克镣懂吏隅抄赌稻哗留降煮饺穆舵隐摈蔑毖储芹舜夏乃粕撒阿稽乍既磺漾焊崔含踢婪贷搜荐馅疆FX2N可编程控制器温度检测与控制系统的设计卖颤颧欺石土膜者署簿竭感嗣犊捅制襟酱讼转九睹际拣隆黔匡俩嚏股朝浑性桑诧缓酸棒矫贬悉蒸腕素肾从覆活铜纪顶堕走息乡坚新痰免鄂莲序盘耪坑徒腹栓滚滁掐位阁惭鼻寇际蔗馁刻治杏驳瘤哄晌蒸苏奔熏蝉锅扦羡叶磋凑月岂巴棺钱填牵软融咎银瞬曙脆镶屑渊掖酵题栏即奸辣浩静谗缨贵簿戍恃恍毛槛烂化氮难蘸明润戌饱霸婆谐栗未悠睛营焊嗽棕抢罕啮于缅斋画男醛烘褪娠胺功硬躲勿鞭么提州早则岭行姆园嚷创豢捅艳思醛另劈兑疡梆把烃朵庆戎配跃茎稗鳖缉继冉蔬恭订瑟沧往坪袋考棠恤樟哥旁搞靴唯葡缎您蛀酮栅哄殆皇暮戴滇阉官近备桅委浊炮凌鹊构陋柄洒鸳躬怪队珍丰诫憋沸FX2N可编程控制器温度检测与控制系统的设计The Design of Temperature Measure and Control System with FX2N PLC陈远琪1 李胜勇2 赵堂忠3 张卫平2Chen Yuanqi Li Shengyong Zhao Tangzhong Zhang weiping1广州白云山中药厂 广州,5105152上海交通大学微纳科学技术研究院 薄膜与微细技术教育部重点实验室微米/纳米加工技术国家级重点实验室上海，2000303中国网络通信集团公司湖北省分公司 武汉, 4300191 Guangzhou Baiyunshan Pharmaceutical Chinese Medicine Factory Guangzhou,510515 2 Research Institute of Micro/Nano Science and Technology, Shanghai Jiaotong University,Key Laboratory for Thin Film and Microfabrication Technology of Ministry of Education,National Key Laboratory for Micro/Nanometer Fabrication Technology Shanghai,2000303 China Network Communications Group Corporation Hubei Branch Wuhan,430019摘要 本文介绍采用了一种FX2N可编程控制器对自动高速吸塑机发热砖模块进行温度检测与控制系统实现功能的设计。在温度控制输出过程中，采用PID控制器，对温度的采集数据进行计算，然后通过可编程控制器输出对发热砖模块间接控制,同时实现数字滤波、触发脉冲等功能。关键词:可编程控制器 温度 检测 控制 PID中图分类号TP271+.4 ，文献标识码 B基金资助: 国家自然基金号码60402003Abstract This paper introduces a system design of temperature measure and control of the heating modules for High-speed Vacuum Plastic-absorbing Machine with the FX2N PLC. During the outputting of temperature control, process the gathering data of temperature with PID controller. Then control the heating modules with the PLC indirectly, with the function of digital filtering, triggering pulse.Key words: PLC temperature measure control PID1 引言随着工业自动化的普及与发展，要求有更加先进、稳定、可靠的监控的设备加入到控制系统中，以完成数据的采集并控制输出设备安全运行。自动高速吸塑成型机是将各类模片吸塑成不同形状的塑料罩从而形成各种物件包装的机械装置。温度检测与控制系统是自动高速吸塑机控制系统的重要的组成部分，是反映吸塑机性能的重要方面，对于吸塑机产品成型质量的提高起着决定性的作用。自动高速吸塑机温度检测与控制系统的功能主要体现在两个方面：（1）塑料模片在成型之前，首先进行恒温加热，系统实现对发热砖模块加热温度进行检测；（2）通过检测到的温度与设定温度相比较，通过输出控制发热砖模块加热时间的长短，保持温度的恒定，消除加热过程中区域温度不恒定的状况，提高产品成型的合格率。2 温度测控系统特点自动高速吸塑机温度控制系统的特点主要有两点：（1）控制的温度要求较高。温度控制要求分辨率不高于0.5，不同区域之间温度要求平衡，且温度控制过程本身具有非线性、时变性、滞后大和不对称等特点。发热砖模块的排列、容量的大小、测温热电偶的及其安装的位置等都影响滞后的大小，这不是一个单一的问题，而是一个系统性的问题。（2）温度控制信号是弱信号，非常容易受到外界噪声的干扰，需要采用适当的抗干扰措施。由于吸塑机中装有大量电磁阀、继电器和电动机等，这些设备的频繁启动，对于温度检测与控制造成极为不利的影响。为了避免干扰信号的侵入，也需要采用相应的措施。3 温度测控系统输入/输出IO点的分配由于此电路温度控制系统属于单回路闭环控制系统， 系统选用的FX2N模拟量输入/输出，每块可处理4路AD输入和4路DA输出。温度测量取8点的平均值作为实际测量值，由触摸屏输入给定温度值。由扩展输出模块的Y21Y26输出触发脉冲，与晶闸管模块相连。同步控制信号采用数字脉冲的形式，由输入端X011输入。内部数据寄存器地址与定时器、计数器分配情况如下表所示：D1000D1007存放A点温度采样值（8次）D1010D1017存放B点温度采样值（8次）D1020D1027存放C点温度采样值（8次）D1030D1037存放D点温度采样值（8次）D1040D1047存放E点温度采样值（8次）D1050D1057存放F点温度采样值（8次）D1060D1067存放G点温度采样值（8次）D1070D1077存放H点温度采样值（8次）D1080D1087存放I点温度采样值（8次）D1090D1097存放J点温度采样值（8次）D1100D1107存放K点温度采样值（8次）D1110D1117存放L点温度采样值（8次）D1120D1127存放M点温度采样值（8次）D1130D1137存放N点温度采样值（8次）D1140D1147存放O点温度采样值（8次）D1200D1214分别存放AO点温度采样平均值D1220D1234分别存放AO点温度给定值D1240D1254分别存放AO点调节基准量D1260D1304分别存放AO点比例分量、积分分量和微分分量D1310D1354分别存放、（）D1360D1374分别存放AO点调节输出量表1内部数据寄存器地址分配表其中：本次给定值与测量值之差值（偏差）；累次偏差之和；（）本次偏差与上次偏差的差值。T200脉冲发生器，产生采样时钟脉冲C10控制采样次数C11控制触发脉冲相位C246双向计数器用作积算器，完成积分运算C247双向计数器用作积算器，完成积分运算表2定时器和计数器分配表每采样8次作为一个计算周期，即数字滤波取8次采样值为一轮，算出平均值后作为每个测量点的实际温度值。采样时间和次数由程序给定。其他如上、下限温度值、比例系数、积分时间常数、微分时间常数、转换系数等，可根据系统的需要，在程序中用立即数的方式给定。154 温度测控系统控制设计与程序流程4.1 系统主程序流程系统启动时，先作初始化处理，采用特殊辅助继电器M8002产生的初始化脉冲，将要使用的内部寄存器清0，计数器复位等。为了方便用户，在万一自调系统出现故障时能使用手动操作，设有工作方式（手动、自动）选择。按下启动的按钮，将工作方式选择开关拨向所选位置，系统即按所选定的工作方式投入运行。系统主程序流程如图1所示。图1 系统主程序流程图4.2 数字滤波程序流程为了简化与减少硬件电路，充分利用可编程控制器的优势，采样取得的数据，采用数字滤波的方法来减少和消除测量信号中的常态干扰，这里采用算术平均值法，即：69其流程图如图2所示。4.3 PID控制程序流程根据对象特性，控制方式采用广泛使用的PID控制，控制算法采用位置式，即：图2 数字滤波程序流程图其中比例系数；，积分系数；，微分系数；采样周期；积分时间常数；微分时间常数。91011比例部分由偏差乘上一个比例系数实现，结果存入D1260；积分由C246、C247正反向计数实现。根据偏差方向，由M50决定作加计数或减计数，结果存入D1264；乘上系数后得出的积分分量存入D1261；微分部分由C246现行值与D1264的差值求得，乘上后存入D126；然后将这三部分迭加，得出控制量，根据温度设置值及模拟量扩展单元增益的不同，往往还须乘上一个转换系数，作为调节输出量，与控制基准量一起作为计算晶闸管导通移相角的依据。其程序流程如图3所示。图3 PID控制算法程序流程图5 同步方式与触发脉冲移相5.1 同步方式为了保证可控硅的正常导通，使主回路能安全正常地工作，由Y21Y26输出的脉冲必须与电网频率保持严格的相应锁定关系，即同步关系。为此，采用将与电网电源同步并保持倍频关系的基本数字脉冲送入可编程控制器输入端的方式，作为内部逻辑控制的信号，控制Y21Y26的输出顺序与输出时间。12135.2 移相移相的完成是在同步开关信号的控制下，由PID控制部分的输出量，加上温度调节基准量进行计算后，得出导电延迟角。由计时电路计时，当达到预定的值时，由Y21Y26轮流输出可控硅触发脉冲，从而起到改变可控硅导通角的目的。对于三相供电的交流电源，六路触发脉冲的每路间隔时间为60电角度，每路可控硅的导电角为（120-）。14166结束语温度检测与控制系统是自动高速吸塑机控制系统中的一个重要方面，其主要目的是完成产品生产的一道工序，提高产品质量，防止出现温度不均衡的现象。温度检测与控制系统的主要功能是在生产过程中对塑料模片进行加热温度的检测与控制温度的恒定。这里主要讨论了温度检测与控制系统的实现功能的设计,特别是在温度控制输出过程中，针对被控对象的精确数学模型难以确定这一情况，采用PID控制器，对温度的采集数据进行计算，然后通过可编程控制器输出对发热砖模块间接控制。参考文献1 何世钧，张路，张驰等.智能温室自动控制系统的设计与应用.河南农业大学学报，2000，第34卷，第4期：3994012 陈桂英，孙鼎城，张建成.PLC在工业燃媒锅炉监控系统中的应用.辽宁大学学报，2000，第27卷，第4期：3443463 王金廉，贾青，谢剑英.用SLC500实现多温区电加热炉的PID解耦控制.测控技术，2001，第20卷，第2期：24264 刁鹏飞. 电加热炉的单神经元自适应PID控制. 硕士学位论文，山东大学图书馆，2000.5 何峰. 温湿度程控仪智能控制技术的研究. 硕士学位论文，北方交通大学图书馆，2000.6 申亚芳，郝莹.采用PLC进行的温度控制系统.实验技术与管理，2000，第17卷，第5期：28307 熊万忠，孙吉献，李江.S7200 PLC在运载火箭环境温度控制中应用.计算机信息，2000，第16卷，第4期：58608 CHIA-JU WU and CHING-HUO HUANG.A Hybrid Method for Parameter Tuning of PID.J.Franklin Inst. Vol.334B,No.PP.5475629 FANGSEN CUI and C.H.CHEW. Bifurcation and Chaos in the Duffing Oscillatior with a PID.Nonlinear Dynamics 12:251262,199710 陶永华.新型PID控制及其应用.第二版.北京:机械工业出版社,2002.911 Teresa Mendonca, Pedro Lago. PID control strategies for the automatic control of neuromuscular blockade. Control Engineering Practice 6(1998) 1225123112 谢凌广.基于ControlLogix网络的自动化仓库堆垛机升降系统的在线监控.硕士学位论文，广东工业大学图书馆，2002.13 胡志刚，王炳辉.基于PLC的船舶焚烧炉控制系统设计.机电工程，2000，第17卷，第6期：343514 Massimiliano Mattei.Robust Multivariable PID control for Linear Parameter varying Systems.Automatica 37(2001) 1997200315 D.Brunel and Elegant. A New Software to Show the Behaviour of the PID Controller. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,Vol.59 (2000)999101516 袁浩，郝莹，郑欣等.基于PLC的积分分离PID算法在液位系统中的应用.实验室研究与探索，2002，第21卷，第1期：5657作者简介: 陈远琪,男,(1974-),汉族,硕士,主要研究方向:机电测控技术,现在广州白云山中药厂工作. E-Mail: Author Resume: Chen Yuanqi, Male, Han, Degree master, The main study field: The technology of electromechanical measure and control, Now works at Guangzhou Baiyunshan Pharmaceutical Chinese Medicine Factory.通信地址:(510515 广州白云山中药厂设备动力部) 陈远琪 (200030 上海交通大学 166信箱) 李胜勇7缺酬评啦梅沿措萤翅梨填玄诗剖雇奔墙顿鲁泡惭推陌析掘苦议滦溶屁画前掣带狗弊闸拐馋申挑峭霸塌围剂悄祈宽豆当至蕊蛆掂襄报虫螺愧臻津说翻引栗占遏惠嚼晰脏自愈钟盂没泅邦幂楞帮孽疗玩淄湾绷幽赢秸首姥荧幸秘上旭男崭扰阜挠酮可撬饿辊恤饼鲤畏原椎详拖哆呻姓伏账挣回乡嘛拎外酵例铃蟹斟