【正文】 件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、銼電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時進(jìn)行處理。(2)信息保護(hù)與恢復(fù)當(dāng)偶然發(fā)生故障時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)花常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。(3)內(nèi)部設(shè)置了聯(lián)鎖、環(huán)境檢測與診斷、WDT(“看門狗”)等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘WDT規(guī)定時間(預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán))，立即報警，以保證CPU可靠工作。(4)加強(qiáng)對程序的檢查和校驗一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。(5)對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1ns，脈沖寬度為1us的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬～上千萬小時。制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬小時甚至更長時間。通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動化中也被大量采用。功能強(qiáng)，適用廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。編程簡單，容易掌握PLC繼承傳統(tǒng)繼電器控制電路清晰直觀的特點(diǎn)，充分考慮電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，采用面向控制過程和操作者的“自然語言”—梯形因為基本編程語一言，容易學(xué)習(xí)和掌握PLC。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。除了梯形圖、流程圖、專用語一言指令外，有些PLC增加了BASIC、C等語言的編程功能，今后將進(jìn)一步地利用普通高級語言，發(fā)展新的PLC編程語言。另外，將開發(fā)通用的、功能更強(qiáng)的開發(fā)組態(tài)軟件，以進(jìn)一步改善開發(fā)環(huán)境，提高開發(fā)效率?？刂葡到y(tǒng)采用軟件編程來實現(xiàn)控制功能，其外圍只需將信號輸入設(shè)備和接收輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的輸出設(shè)備與PLC的輸入輸出端子相連接，安裝簡單，工作量少。體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC有很強(qiáng)的抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量用PLC完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，用軟件編程取代了繼電器硬接線實現(xiàn)控制功能，使得控制柜的設(shè)計安裝及接線工作量大為減少，縮短了施工周期，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。調(diào)試和維護(hù)也極為方便。該系統(tǒng)采用口幾了尺口刀公司 cQMIH型模塊式可編程控制器，配置CQMIH一CPU21一E型中央處理器模塊(內(nèi)置16點(diǎn)FO輸入)。CQMI一剮203型電源模塊:4個CQMI一 IDZ12203型16點(diǎn)I/o輸入模塊:2個CQMI一Oe222型16點(diǎn)1/0輸出模塊。系統(tǒng)模塊點(diǎn)數(shù)共112點(diǎn)。PLC置于配電柜內(nèi)，工控機(jī)和配料稱重儀表的控制輸出信號由PLC驅(qū)動中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動各種交流接觸器來驅(qū)動各種負(fù)載。另外，各種生產(chǎn)過程信號如主皮帶運(yùn)行、現(xiàn)場操作盤中央/現(xiàn)場控制選擇、現(xiàn)場控制給料機(jī)和皮帶機(jī)的啟動/停止、中央控制給料機(jī)和皮帶機(jī)的啟停等信號。以及報警信號如皮帶跑偏開關(guān)報警、皮帶打滑報警、報警復(fù)位等信號，經(jīng)過中間繼電器轉(zhuǎn)換后由PLC的I/O獲取，再由軟件進(jìn)行分析處理。 電氣器件安裝在低壓電氣控制系統(tǒng)的動力控制柜內(nèi)，由一次動力回路和二次控制回路2大部分組成。前者中電源經(jīng)總斷路器分配至各個電機(jī)動力分回路，各個分回路又包括斷路器(或者熔斷器)、接觸器、熱繼電器等。后者能實現(xiàn)邏輯控制、電路保護(hù)、故障報警和運(yùn)行狀態(tài)指示等功能。動力控制部分的主要功能有以下幾點(diǎn)：1)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)配料過程的邏輯控制主要是動力聯(lián)鎖部分的控制，每套給料機(jī)、皮帶秤都處于同一條物流線上，它們之間存在著聯(lián)鎖關(guān)系，在動力控制設(shè)計中，不僅通過PLC內(nèi)部的軟件實現(xiàn)了聯(lián)鎖，而且在電氣線路上，也增加了電氣信號的聯(lián)鎖，增加了雙倍的可靠性。主要聯(lián)鎖關(guān)系是在任何工作模式下，必須先啟動下位主皮帶，再開啟配料皮帶秤，才能啟動給料電機(jī)。同時電機(jī)的啟動還受時間延時控制。時間參數(shù)可按生產(chǎn)工藝要求調(diào)整。2)手動/自動工作模式有手動和自動控制兩種工作模式，手動控制時可以控制任意每一臺電機(jī)的啟動和停止，這樣每一種的配料就是實行的手動調(diào)節(jié)。自動控制時，系統(tǒng)會按照生產(chǎn)配料的具體要求自動按一定順序啟動和停止，每一種配料可以進(jìn)行自動控制。3)中央/現(xiàn)場控制方式現(xiàn)場的操作盤上有中央和現(xiàn)場的控制選擇切換開關(guān)，一般情況下，選擇中央控制，也就是先啟動皮帶才可以啟動圓盤，需要停止時是先停止圓盤才可以停止皮帶；對于特殊的情況選擇現(xiàn)場控制。4)故障保護(hù)當(dāng)某一個電機(jī)因故障停機(jī)時，按照該種物料輸送流向，停止故障電機(jī)之前的所有電機(jī)并報警。給料機(jī)和皮帶秤的部分動力控制的電路設(shè)計圖。，SA11，SA12分別為現(xiàn)場操作盤中央/現(xiàn)場控制選擇開關(guān)；SB11,SB12分別為現(xiàn)場操作盤現(xiàn)場啟動/停止1皮帶機(jī)開關(guān)；S4，S11分別為動力控制柜啟動/停止1給料機(jī)開關(guān)；S18，S25分別為動力控制柜啟動/停止1皮帶機(jī)開關(guān)；KA1，KA8分別為1給料機(jī)和皮帶機(jī)的運(yùn)行繼電器，M1和M8分別是在同一條物流線上的一套輸煤給料電機(jī)和皮帶驅(qū)動電機(jī)設(shè)備。KA15的一組動作觸點(diǎn)接入變頻器的控制輸入端，控制變頻器的啟停，即給料機(jī)的啟停，KA15線圈接通動作的條件是KM1接通且KA1接通，即皮帶機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)且PLC發(fā)出給料機(jī)運(yùn)行指令。KM1線圈接通動作的條件是KA15觸點(diǎn)接通或KA8觸點(diǎn)接通，即給料機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)或PLC發(fā)出皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指令。給料機(jī)、皮帶秤的PLC程序梯形圖。圖中，地址為03000，03007的接點(diǎn)為工控機(jī)控制的1給料機(jī)的啟動或停止的脈沖信號的接點(diǎn)，地址為 03100， 03107的接點(diǎn)為工控機(jī)控制的1皮帶機(jī)的啟動或停止脈沖信號接點(diǎn)，地址為03114，03107的接點(diǎn)為工控機(jī)控制的1皮帶的啟動或停止脈沖信號接點(diǎn)。傳統(tǒng)的電子皮帶秤系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)開始正常工作后，各個部分同時啟動，當(dāng)物料下落有差量時，那么物料從給料設(shè)備至輸送皮帶的時間就有差異。所以，在剛啟動設(shè)備和配料剛結(jié)束時，物料的瞬時配比是不容易實現(xiàn)控制的。因此在一些對瞬時配比要求嚴(yán)格的行業(yè)工藝中，必須要求皮帶秤配料系統(tǒng)從設(shè)備啟動到停止一直保持一定的配比。所以對于系統(tǒng)的啟動和停止時間進(jìn)行控制是很重要的，讓每個皮帶秤按要求的順序啟動和停止，進(jìn)而保證在剛啟動設(shè)備和配料剛結(jié)束時，物料的瞬時配比。具體有兩種方式可以去實現(xiàn)：(1)在所有物料的匯合點(diǎn)讓距離主皮帶最遠(yuǎn)的給料機(jī)、皮帶配料輸送機(jī)先啟動，依次順延，反之，最近的給料機(jī)、皮帶配料輸送機(jī)最后啟動。(2)在稱重系統(tǒng)的軟件的動力控制中，由于多數(shù)皮帶秤配料系統(tǒng)的給料機(jī)高度一致，因此每種物料從出料到皮帶秤的下落時間認(rèn)為是相同的。根據(jù)本系統(tǒng)目前的組態(tài)，結(jié)合每臺皮帶秤的速度和秤體間的距離，分析每種物料到達(dá)匯合點(diǎn)的時一間?？梢院雎圆挥嬙撓侣鋾r間的影響。實際中許多企業(yè)的多數(shù)皮帶秤配料系統(tǒng)注重的是物料的瞬時流量配比，當(dāng)物料的落差對系統(tǒng)的瞬時流量影響不大時，用戶一般不予考慮。因此本系統(tǒng)中沒有針對落差補(bǔ)償問題進(jìn)行討論設(shè)計。模糊PID控制算法仿真仿真技術(shù)是以控制論、系統(tǒng)工程論及軟件工程技術(shù)為基礎(chǔ)，建立所研究對象(系統(tǒng)、事件或過程)的數(shù)學(xué)模型或物理模型，借助于計算機(jī)和各類光、電、聲等物理效應(yīng)裝置，對系統(tǒng)的性能、事件的特征或過程的發(fā)展進(jìn)行試驗研究、預(yù)測和分析評定的一門綜合性技術(shù)。仿真技術(shù)具有無破壞性、安全、可多次重復(fù)和經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，是建立在科學(xué)理論基礎(chǔ)上的。在研究動態(tài)現(xiàn)實系統(tǒng)時，利用仿真技術(shù)可快速正確地對系統(tǒng)未來的工作做出判斷和預(yù)測，而不必建立真實復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)己擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)、社會管理及生態(tài)環(huán)境等各個領(lǐng)域。系統(tǒng)仿真中，建立所研究對象的數(shù)學(xué)模型或物理模型是最重要的工作，模型描述實際系統(tǒng)和過程越精確，人們通過仿真對實際系統(tǒng)的認(rèn)識也越正確。建立正確、完整的系統(tǒng)模型包括1)深入了解系統(tǒng)，確定仿真目的，明確仿真環(huán)境。2)對仿真部分做詳盡的分析，確定各個變量之間的關(guān)系。3)確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)。4)建立完整的模型結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)實工業(yè)中的生產(chǎn)系統(tǒng)，一般都比較復(fù)雜，在系統(tǒng)調(diào)試中，難以建立真實的現(xiàn)場工作環(huán)境，無法進(jìn)行系統(tǒng)分析和判斷，而仿真就是解決這一難題的有力手段。MATLAB是目前控制系統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計最有效的工具，它不僅能解決控制理論中大量的矩陣運(yùn)算問題，而且提供了強(qiáng)有力的工具箱支持，如模糊邏輯工具箱FuzzyLogic；Toolbox，尤其是Simulink工具平臺的出現(xiàn)，使得控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真變得相當(dāng)容易和直觀。本設(shè)計中直接利用Simulink圖形化工具平臺的設(shè)計與仿真方法，對配料秤儀表中采用的模糊PID控制算法進(jìn)行了仿真。皮帶秤自動配料系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)完畢后，要在生產(chǎn)現(xiàn)場實現(xiàn)系統(tǒng)出廠前的實際聯(lián)調(diào)有很多困難，因為皮帶秤設(shè)備體積龐大，占地面積多；而且要實際運(yùn)行物料，實現(xiàn)物料的連續(xù)可調(diào)節(jié)，還需要有物料循環(huán)系統(tǒng)等設(shè)備，也需要可觀的資本消耗。在本配料皮帶秤系統(tǒng)中，給料設(shè)備為電磁振動給料機(jī)，由直流電機(jī)拖動，直流電機(jī)由可控硅供電設(shè)備驅(qū)動。模糊PID控制器輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號到可控硅供電設(shè)備，通過電流信號幅值的大小變化改變可控硅整流器導(dǎo)通角，進(jìn)而改變直流調(diào)速電機(jī)的電壓幅值來調(diào)整給料機(jī)振動頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)皮帶上物料流量的目的。由此可見，4～20mA電流信號輸出控制的對象為配料皮帶秤，直流電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。++4s+3e3s，在Simullink設(shè)計窗口下進(jìn)行仿真試驗。依據(jù)第三章介紹的模糊月刃控制器的設(shè)計方法，利用MATLAB中的模糊邏輯工具箱設(shè)計出相應(yīng)的模糊PID控制器模型。然后建立配料皮帶秤系統(tǒng)模糊PID控制框圖。輸入信號為單位階躍信號，初始參數(shù)如圖所示，系統(tǒng)的e以及ec的取值范圍根據(jù)實際分別確定為[100t/h]和[20,20]?，F(xiàn)在如果受到外界干擾，系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時，即皮帶秤配料系統(tǒng)的被控對象的數(shù)學(xué)模型變?yōu)? s2+2s+2s3+3s2+3s+1e3s仍然采用上述方法進(jìn)行仿真。經(jīng)過仿真，從仿真出來的圖形可以充分說明在系統(tǒng)受到干擾時，系統(tǒng)輸出在起始時刻超調(diào)量有一定的增大，但是正是因為設(shè)計中應(yīng)用模糊PID技術(shù)，因為模糊控制器的特點(diǎn)就是可以根據(jù)e和ec對PID的3個參數(shù)(KP，KI，KD)進(jìn)行實時修正，在線就可以調(diào)整PID輸出。所以響應(yīng)很快，上升時間tr很短，過度過程也很快。由此可見，在實踐中根據(jù)系統(tǒng)的具體情況及對超調(diào)量、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度的不同需求，來調(diào)整模糊PID控制器三個參數(shù)的取值范圍，從而得到不同的控制精度和控制效果。采用模糊PID控制后，通過模糊控制器對PID進(jìn)行非線性的參數(shù)整定，可使系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下快速、準(zhǔn)確的達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中能達(dá)到較為滿意的控制效果。通過計算機(jī)仿真實驗，可以快速驗證設(shè)計的準(zhǔn)確性，以便及時解決實踐中遇到的問題，使系統(tǒng)調(diào)試變?yōu)榉奖愫啙??？傊嬎銠C(jī)仿真技術(shù)是各種系統(tǒng)分析必不可少的強(qiáng)大工具?？偨Y(jié)皮帶秤配料系統(tǒng)目前還大都采用傳統(tǒng)PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，本設(shè)計中將模糊控制理論應(yīng)用到PID控制中，采用模糊PID控制器和傳統(tǒng)PID相結(jié)合，當(dāng)偏差較大時采用模糊控制，當(dāng)偏差減小到較小范圍時采用傳統(tǒng)PID控制方式。二種控制方式由BangBang開關(guān)進(jìn)行切換。這樣系統(tǒng)受到大的干擾時也會有比較理想的調(diào)節(jié)效果。首先，對現(xiàn)有的皮帶秤配料系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出其優(yōu)點(diǎn)及難點(diǎn)所在。根據(jù)配料系統(tǒng)具體的工藝要求進(jìn)行深入分析，給出一套合理有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計。并且對系統(tǒng)中的重要器件傳感器進(jìn)行選擇。在對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)充分設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計出模糊尸z?？刂破鲗ο到y(tǒng)進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，通過查找模糊查詢表來對3個參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，以滿足不同e和ec對3個參數(shù)的不同要求。對現(xiàn)場的配料設(shè)備采用PLC協(xié)調(diào)控制，控制程序可變，使用方便，功能強(qiáng)適用廣，編程簡單，容易掌握，維護(hù)方便，可靠性更高。另外直接利用MATLAB中Simulink圖形化工具平臺對配料秤儀表中采用的模糊PID控制算法進(jìn)行了仿真。但也有一些不足之處，那就是雖然在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行仿真效果很好，能更好的適應(yīng)瞬時流量的變化。但是理論和實際有些脫節(jié)，還沒有真正應(yīng)用到配料系統(tǒng)實際當(dāng)中。所以還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。