【正文】 雙重 控制方案 [1] 雙重控制系統(tǒng) 是一種常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)，它根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)命名。它既要考慮工藝的合理和經(jīng)濟，又要考慮控制性能的快速性。對框圖稍加變換，可畫成圖 12a和 b的形主控制器 主控制閥 副控制器 副控制閥 對象 變送器 y 21y u? 1y ? 1r 2r ? 2u 噴霧干燥過程雙重控制系統(tǒng)設(shè)計 5 式。 1 sGc（ ） 是主控制器傳遞函數(shù)， 2 sGc（ ） 是副控制器（或閥位控制器）的傳遞函數(shù)。它們都有兩個控制回路，但串級控制系統(tǒng)兩者是串聯(lián)的， 雙重控制系統(tǒng)中卻是并聯(lián)的。 2 sGo（ ） + 2r + + 21y=u 2u 1y 1r + _ _ 6 b) 圖 12 雙重控制系統(tǒng)等效框圖 Fig12 Equivalent block diagram of a dual control system （ 1）由于雙回路的存在增加了開環(huán)零點，改善了控制品質(zhì)，提高了 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ 2）雙重控制系統(tǒng)的的工作效率也能得到提高。隨著 2T 的增大與 1T 的減小而增大。 這里的“快”指動態(tài)性能好，“慢”指靜態(tài)性能好。漿料經(jīng)閥 1V 后從噴頭噴淋下來，與熱風接觸換熱，漿料被干燥并從塔底部排出，干燥的程度由間接指標溫度控制。該方案中，將調(diào)節(jié) 2V 和 3V 的優(yōu)點結(jié)合起來，當溫度有偏差時，先改變旁路風量，使溫度快速回復(fù)到設(shè)定， 同時，代表 閥位的信號作為 VPC 的測量，直接說明蒸汽量是否合適，在 VPC 的調(diào)節(jié)下，蒸汽量逐漸改變，以適應(yīng)熱量平衡的需要，因此，擾動的響應(yīng)最終通過改變載熱體流量克服。它采用可編程序的存貯TC VPC 干燥塔 進料 V1 V2 V3 蒸汽 空氣 10% 10 器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控 制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。固定式 PLC 包括CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。充分估計被控對象和工廠今后發(fā)展的需要，所選的 PLC 的 I/O 點數(shù)應(yīng)留有一定的余量。 (4)根據(jù)控制要求繪制用戶程序的流程圖。 (8)整個系統(tǒng)的調(diào)試工作結(jié)束后，編制技術(shù)文件。 I/O 的確定 （ 1）輸入設(shè)備： 間接指標溫度 T 的檢測選用溫度變送器 ， 蒸汽和冷空氣流量 F的檢測選用流量變送器，采用南京高華科技有限公司的 MTH 壓力變送器。從流程中可以看出，實際上用戶程序中處理的只是與模擬量成比例的數(shù)字量。如 23 圖所示 噴霧干燥過程雙重控制系統(tǒng)設(shè)計 13 The flow chart of PLC control 4AD,4DA初始化 4AD數(shù)據(jù)讀入 PID運算 判斷流量 判斷溫度 符合要求 延時 控制 閥 V 結(jié)束 對應(yīng)燈亮報警 開始 Yes 判斷溫度 PID運算 Yes No No Yes 對應(yīng)燈亮報警 No 圖 23 PLC控制流程圖 14 PLC 梯型圖設(shè)計 4AD/4DA 的緩沖區(qū)及其初始化 4AD的主要緩沖區(qū)定義： ① 0：通道初始 化。當 M50、 M51 都閉合時的時候為手動狀態(tài)控制，當 M50、 M51 都 打開的時候為自動狀態(tài)控制。 MCGS 組態(tài)軟件由組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個系統(tǒng)組成。 圖 33 MCGS工程的構(gòu)成 The constitutes of MCGS project 主控窗口 主控窗口是工程的主窗口或主框架。 設(shè)備構(gòu)件 n 圖元 圖符 動畫構(gòu)件 數(shù)據(jù)對象 報警處理 存盤處理 啟動策略 循環(huán)策略 推出策略 自定義策略 20 和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。 用戶窗口 用戶窗口主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。包括編寫控制程序（ if?then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。經(jīng)過此步操作，即在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構(gòu)框架。在組態(tài)過程中，可 根據(jù)實際需要，隨時對菜單的內(nèi)容進行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。 編寫控制流程程序 在運行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。 連接設(shè)備驅(qū)動程序 選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。 工程框架 8 個用戶窗口：噴霧干燥過程 控制 、 PID 參數(shù)、實時曲線、歷史曲線、實驗接線圖、數(shù)據(jù)報表、報警顯示 4個主菜單：系統(tǒng)管理、通訊狀態(tài)、清除設(shè)置、幫助 1個子菜單：操作說明 5個策略 ：啟動策略、退出策略、數(shù)據(jù)顯示、報警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)對象：流量調(diào)節(jié)閥、流量、溫度、流量上限、溫度上限、流量下限、溫度下限。 流程控制：通過循環(huán)策略中的腳本程序策略塊實現(xiàn)。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。 （ 3）選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。 MCGS實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。 （ 3）單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖所示窗口： 圖 310 設(shè)備工具箱 Equipment toolbox （ 4）在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備”。當數(shù)據(jù)對象的 值或狀態(tài)發(fā)生改變時，實時數(shù)據(jù)庫判斷對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象是否發(fā)生了報警或已產(chǎn)生的報警是否已經(jīng)結(jié)束，并把所產(chǎn)生的報警信息通知給系統(tǒng)的其它部分，同時，實時數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶的組態(tài)設(shè)定，把報警信息存入指定的存盤數(shù)據(jù)庫文件中。 報表輸出 在工程應(yīng)用中，大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要對設(shè)備采集的數(shù)據(jù)進行存盤，統(tǒng)計分析，并根據(jù)實際情況打印出數(shù)據(jù)報表。 (1) 在“數(shù)據(jù)顯示”組態(tài)窗口中，選取“工具箱”中的“歷史表格”構(gòu)件，在適當位置繪制一歷史表格。數(shù)值輸出格式，均為： 1| (3) 選 中 R R R R5，單擊右鍵，選擇“連接”選項。 顯示屬性頁中，點擊“復(fù)位”按鈕。 實時曲線 實時曲線構(gòu)件是用曲線顯示一個或多個數(shù)據(jù)對象數(shù)值的動畫圖形，象筆繪記錄儀一樣實時記錄數(shù)據(jù)對象值的變化情況。 在標注屬性頁中，時間單位設(shè)為：秒鐘；小數(shù)位數(shù)設(shè)為： 1；最大值設(shè)為： 10；其它不變。顏色為 :藍色 . （ 3）點擊“確認”即可。 具體制作步驟如下： （ 1）雙擊進入“歷史曲線”用戶窗口 （ 2）雙擊該曲線，彈出“歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，進行如下設(shè)置：在基本屬性頁中，將：曲線名稱設(shè)為：加熱爐出口溫度與燃料流量歷史曲線 X、Y軸主劃線設(shè)為： 10 X、 Y軸次劃線設(shè)為： 5；背景顏色設(shè)為：白色。 通過以上各用戶窗口組態(tài)畫面的設(shè)計及內(nèi)部數(shù)據(jù)對象的定義 ,加熱爐計算機控制系統(tǒng)人機界面 MCGS 組態(tài)設(shè)計完畢 。 MCGS 通過上位機中的串行口設(shè)備和 PLC 上的通訊單元（編程口）建立串行通訊連接，從而達到操作 PLC 設(shè)備的目的。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。 采集周期： 為運行時， MCGS 對設(shè)備進行操作的時間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測量時設(shè)為 1000ms，在快速測量時設(shè)為 200ms。當?shù)谝淮螁釉O(shè)備工作時，把 PLC 中的數(shù)據(jù)讀回來，之后本設(shè)備會將變化的值往下寫，這種操作的目的是，用戶 PLC 程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計算機第一次啟動，或計算機中途死機時不能復(fù)位。 3：指定操作該繼電器區(qū)或寄存器區(qū)的什么地方即輸入通道地址，如要以字操作的方式讀或?qū)?DW15，則在輸入通道地址中寫 15。屬性頁窗體中的“刪除一個”，“刪除全部”，“索 34 引拷貝”可以實現(xiàn)一些快捷的操作。通過不斷調(diào)試和修改準確實現(xiàn)上述各種功能。 將模擬量輸出通道 AO0 接到電動調(diào)節(jié)閥， 接通電源打開 PLC，完成 PLC 的供電和外部接線。 （ 1）在自動模式下，通過 MCGS 設(shè)定設(shè)定值為 P2＝ 75，主調(diào)節(jié)器的比例增益為 150，積分時間為 80；副調(diào)節(jié)器的比例增益設(shè)為 P1＝（ 3～ 5） P2，積分時間為 100；主、副調(diào)節(jié)器都設(shè)為反作用。 通過觀察 MCGS 界面和 PLC 監(jiān)視模式下內(nèi)存的情況及，調(diào)節(jié)閥的輸出沒有發(fā)生突變，說明手自動無擾切換程序正常。 （ 4）設(shè)置主、副調(diào)節(jié)器的 PID 參數(shù)，進入自動狀態(tài)，實現(xiàn)無擾動切換。 圖 49 實時曲線 Real time curve 噴霧干燥過程雙重控制系統(tǒng)設(shè)計 39 工業(yè)控制系統(tǒng)常見故障分析 及 PLC 在應(yīng)用中要注意的問題 一般工業(yè)過程控制與上位機控制系統(tǒng)設(shè)計中，控制系統(tǒng)之間的通訊使比較經(jīng)常容易出現(xiàn)故障的。 （ 5） 確認 PLC 的實際地址是否和設(shè)備構(gòu)件基本屬性頁的地址一致，若不知道 PLC 的實際地址，則用編程軟件的搜索工具檢查，若有則會顯示 PLC 的地址。而且把同一類型寄存器的只讀，只寫，讀寫通道盡量分開一些，對 D 寄存器操作時， 我們的處理方式是，一次最多讀或?qū)?40 個字，如連續(xù) 40 個字是只讀，只寫，或讀寫中的其中一種，這只要操作一次，若此 40 個字中既有只讀，又有只寫，還有讀寫的通道，這就要讀又要寫，速度就會慢。 （ 2） 應(yīng)使 PLC 遠離強烈的震動源，防止振動頻率為 10～ 55Hz 的頻繁或連續(xù)振動。 （ 4） PLC 對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。 （ 5） 交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。 在實驗室 THSA 實驗平臺及液位 裝置上進行模擬仿真，通過對程序的在線調(diào)試和系統(tǒng)結(jié)果的分析，噴霧干燥雙重 控制系統(tǒng)達到了設(shè)計的要求，并且體現(xiàn)了良好的控制性