【正文】 V 插圖清單 圖 21 紙漿濃度控制工藝流程圖 .........................................................................................4 圖 22 系統(tǒng)控制方框圖 .........................................................................................................4 圖 31 紙漿粘度與濃度的關系 .............................................................................................6 圖 32 內旋式變送器的結構 .................................................................................................7 圖 33 內旋式變送器的轉軸機構 .........................................................................................7 圖 34 等效慣量，阻尼系統(tǒng)和彈簧系統(tǒng) .............................................................................8 圖 35 內旋式變送器的結構圖 .............................................................................................8 圖 36 電動執(zhí)行器的原理圖 .................................................................................................9 圖 37 伺服放大器的原理圖 .................................................................................................9 圖 38 變送器原理圖 ............................................................................................................10 圖 39 PLC 的系統(tǒng)組成 ........................................................................................................13 圖 310 PLC 的配置 ..............................................................................................................14 圖 41 程序流程圖 ................................................................................................................18 圖 51 由矩形脈沖響應確定的階躍響應 ............................................................................21 圖 52 切線法 ........................................................................................................................22 圖 53 SIMULINK 中紙漿濃度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模 型 .......................................................23 圖 54 階躍響應曲線 ............................................................................................................24 圖 61 系統(tǒng)人機界面 ............................................................................................................26 圖 62 定義數(shù)據(jù)變量 ............................................................................................................26 圖 63 動畫組態(tài)屬性設置 ....................................................................................................27 圖 64 定義通道的類型與地址 ............................................................................................28 圖 65 通道連接 ....................................................................................................................28 VI 表格清單 表 31 PLC 的 I/O 分配 ........................................................................................................14 表 41 PID 調節(jié)規(guī)律的模擬與離散形式 ............................................................................16 表 42 內存地址分配 ...........................................................................................................18 表 43 PID 指 令回路表 ........................................................................................................19 1 引 言 現(xiàn)今，中國已成為世界造紙產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國和主要消費國，同時也是世界造紙產(chǎn)品的主要進口國。為此本人設計了一基于 S7200PLC 的紙漿濃度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動檢測紙漿濃度，并與設定值進行比較產(chǎn)生偏差，經(jīng)過一定的控制算法輸出控制進水電動閥門開度，從而調節(jié)進入漿泵的稀釋水量，使輸漿管內的漿料濃度發(fā)生變化，最終得到濃度穩(wěn)定的漿料。 目前， PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵，石油，化工，電 力，建材，機械制造，汽車，輕紡，交通運輸，環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。 在本設計中控制器采用的是西門子公司的 S7200系列產(chǎn)品。造紙生產(chǎn)工藝一般包括三個工序：備料、制漿和抄紙，其中在制漿和抄紙過程中都需要用水稀釋原漿。 這其中力學法（也叫機械法）是目前能很好的應用在工程中的在線測量兩相流濃度的方法。 增強外部故障的檢測與處理能力。 第三章主要確定了系統(tǒng)各個硬件的選型，硬件的使用，以及硬件的連接電路圖。對得到的偏差按 PID 算法進行計算，以此調節(jié)白水入口電動閥的開度，從而實現(xiàn)對紙漿濃度的調節(jié)。 4 第 2 章 總體技術方案 紙漿濃度工藝描述及系統(tǒng)結構圖 制漿造紙生產(chǎn)是一個十分復雜的工業(yè)過程系統(tǒng)，也是當前我國自動化程度較高的制造行業(yè)之一，其大體由制漿和造紙兩個過程組成。 6 第 3章 系統(tǒng)硬件選擇與設計 濃度變送器的原理 力學法濃度測量原理 內旋式濃度變送器是基于力學法濃 度測量原理而制造出來的變送器。在用力學法測濃度時，希望測量元件的阻力能反映出粘性動力系數(shù)，因而設計測量元件時應盡量減小元件在流體中運動時產(chǎn)生的尾流，從而減小壓強阻力。顯然，它是一個由圓盤、阻尼器和彈簧構成的單自由度機械系統(tǒng)，其中敏感元件、轉軸和電磁鐵都有轉 動慣量；兩軸之間起密封連接作用的橡膠圈將產(chǎn)生彈簧的作用；支持測量軸運動的滾動軸承有阻尼器作用，敏感元件與多相流介質之間的相對運動將產(chǎn)生很強的阻尼作用。當輸出端加入某一數(shù)值的輸入信號時，此輸入信號與來自執(zhí)行機構的位置反饋信號在伺服放大器的前置級磁放大器中進行磁勢的綜合與比較。兩個觸發(fā)器是將前置級的輸出不同極性的電壓變成觸發(fā)脈沖，分別觸發(fā) SCR1 和 SCR2。 左邊加上交流穩(wěn)壓電源，則右邊會感應出 ~1U 、 ~2U。 調節(jié)閥的選型主要包括閥的口徑選擇、形式選擇、閥的固有流量特性的選擇以及閥門的材質選擇。 12 PLC 以及 Simens 公司的 S7200 簡介 PLC 的產(chǎn)生、定義和特點 PLC 的產(chǎn)生：由于傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)設備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難以實現(xiàn)較復雜的控制，特別由于它是靠硬件連線邏輯構成的系統(tǒng)，接線復雜，當 生產(chǎn)工藝或對象需要改變時，原有的接線和控制盤（柜）就要更換，所以通用性和靈活性較差，因而不能完成復雜的控制方式。它是一種專為工業(yè)環(huán)境而設計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。這些都為不熟悉電子電路、不定計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。如內部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、 I/O 點狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)視。 編程器等外部設備 中央處理單元（ CPU） 輸 輸 入 出 接 用戶程序存儲器 接 口 口 系統(tǒng)程序存儲器 電源部件 14 圖 310 PLC的配置 內部資源： PLC 內部元器件是相互獨立的，在數(shù)據(jù)存儲區(qū)為每一種元器件分配一個存儲區(qū)域。 在積分控制 (I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分 成正比關系。 Kp —— 比例系數(shù) P。故可利用 PLC中的 PID指令實現(xiàn)位置式 PID 控制算法量。 在紙漿濃度控制系統(tǒng)中由于具有滯后性，故選用比例積分微分（ PID）調節(jié)規(guī)律。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。 S7200 PLC 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的I/O點，同時還可以擴