【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 方承運(yùn)，王炳勛編．電氣控制原理與設(shè)計(jì) [M]．第一版．銀川：寧夏人民出版社，1989， 7～ 19． [2] 揚(yáng)長(zhǎng)能，張興毅．可編程序控制器 （ PC） 基礎(chǔ)及應(yīng)用 [M]．重慶：重慶大學(xué)出版社， 1997， 5～ 27． [2] 吉順平，孫承志，路明．西門(mén)子 PLC 與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [M]．機(jī)械出版社， 2020/2，111～ 186． [3] 陳金華．可編程序控制器（ PC）應(yīng)用技術(shù) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 1996/5， 56～ 87． [4] 趙明，等．工廠電氣控制設(shè)備 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994， 153～ 174． [5] 李景學(xué)，金礦業(yè)．可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 [M]．北京：電子工業(yè)出版社，1999， 36～ 59． [6] Cao Wei． Progra。 深刻意識(shí)到，如果沒(méi)有老師的指點(diǎn)，我無(wú)法對(duì) PLC 領(lǐng)域有更深的了解。在此，我要向 老師表示衷心的感謝，感謝老師花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力為我們耐心的指導(dǎo)，感謝您教給我們這么多 寶貴的知 識(shí) 以及給我們提出的建議 。 在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)程中， 老師給了我許多的幫助，自己學(xué)到的東西很淺，在完成任務(wù)中遇到很多的問(wèn)題和砍兒，老師耐心細(xì)致地為我解答， 給了我很多的指導(dǎo)， 同時(shí)也給了我很大的信心，讓我能夠順利的盡心每項(xiàng)布置的任務(wù)。我將在以后的學(xué)習(xí)中，還會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持不懈的努力下去， 豐富自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，不斷豐富、突破自我。 除此之外，系統(tǒng)還應(yīng)增設(shè)安全警報(bào)裝置，以保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。 比如 在 PID 控制中積分的效果比較緩慢，除特殊情況外， 不作為基本控制作用 。在本次設(shè)計(jì)中比例和積分放在一起使用，比例承擔(dān)主要的控制作用，積分幫助消除余差。 本文設(shè)計(jì)的攪拌控制系統(tǒng)采用的是西門(mén)子公司的 300 系列， 300 系列具以下顯著特點(diǎn)：循環(huán)周期短，處理速度高，指令功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜功能，產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限的場(chǎng)合，模塊化結(jié)構(gòu)，適合密集安裝，有不同檔次的 CPU，各種各樣的功能，模塊和 I/O 模塊可供選擇，務(wù)虛電池備份，免維護(hù)，可在惡劣氣候條件下露天使用的模塊類(lèi)型（ ） 在 PID 的控制中，積分控制的特點(diǎn)是：只要還有余差存在，積分控制就逐漸增加控制作用，直到余差消失。 攪拌機(jī)系統(tǒng)程序流程圖 根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程和要求，得出了系統(tǒng)程序流程圖，如圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 開(kāi) 始開(kāi) 始初 始 化 P I D初 始 化 P I D刨 花 給 定 及 調(diào)節(jié)刨 花 給 定 及 調(diào)節(jié)隨 動(dòng)隨 動(dòng)設(shè) 定 隨 動(dòng) 比 例值 K設(shè) 定 隨 動(dòng) 比 例值 K膠 設(shè) 定 控 制膠 設(shè) 定 控 制隨 動(dòng) 狀 態(tài)隨 動(dòng) 狀 態(tài)膠 調(diào) 節(jié)膠 調(diào) 節(jié)結(jié) 束結(jié) 束N OY E S 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 總 結(jié) 本文設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)具有拌膠均勻、施膠量低等功能和在生產(chǎn)線臨時(shí)停機(jī)時(shí)，可以避免膠的浪費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)。給定值與過(guò)程變量都是現(xiàn)實(shí)世界的值，對(duì)于不同的系統(tǒng)，它 們的大小，范圍與工程單位有很大的區(qū)別。給定值通常是固定的值，如如熱爐溫度的給定值。因?yàn)榛芈吩鲆媸怯?jì)算積分及微分項(xiàng)公式內(nèi)的系數(shù)，系統(tǒng)在計(jì)算積分項(xiàng)與微分項(xiàng)時(shí)，令回路增益 Kc 為 。如果不想要微分作用，可令微分時(shí)間為 。 如果不需要積分作用，可將積分時(shí)間設(shè)為無(wú)窮大。例如，可能只要求比例控制或比例與積分控制。初始化時(shí)令PVn1=PVn。每次計(jì)算出后，需要用它去更新 MXn 在第一次計(jì)算時(shí) MXn 的初值為控制器的初值 Minitial。 將式（ ）化簡(jiǎn)為式，每一次計(jì)算只需要保存上一次的誤差 e(n1)和上一次的積分項(xiàng) MX： 1( ) ( )n n n n nM Kc e Kie M X Kd e e??? ? ? ? （ ） CPU 實(shí)際使用的改進(jìn)型 PID 算法的算式為 ： n n n nM M P M I M D? ?? （ ） 式中右邊 3 項(xiàng)依次是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)。圖中的sp(t)、 pv(t)、 e(t)、 M(n)均為第 n 次采樣時(shí)的數(shù)字量， pv(t)、 m(t)、 c(t)為模擬量。需要較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和較高的穩(wěn)態(tài)精度時(shí)，可以選用 PI 控制方式；控制對(duì)象的慣性滯后較大時(shí)，應(yīng)選擇 PID 控制方式。 式 ()中等號(hào)右邊前 3 項(xiàng)分別是比例、積分、微分部 分，它們分別與誤差、誤差的積分和微分成比。 控制器的數(shù)字化 典型的 PID 模擬控制系統(tǒng)如圖 ()所示。 用自編的程序?qū)崿F(xiàn) PID 閉環(huán)控制 有的可編程序控制器沒(méi)有 PID 過(guò)程控制模塊和 PID 控制用的功能指令，有時(shí)雖然可以使用 PID 控制指令，但是希望采用某種改進(jìn)的 PID 控制算法。 用可編程控制器對(duì)模擬量進(jìn)行 PID 控制時(shí)，可采用以下幾種方法： 使用 PID 過(guò)程控制模塊 這種模塊的 PID 控制程序是可編程序控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需設(shè)置一些參數(shù)，使用起來(lái)非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。 有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)對(duì)象的具體情況，可以采用各種 PID 控制的變種和改進(jìn)的控制方式，如 PI、 PD、帶死區(qū)的 PID、積分分離 PID、變速積分 PID 等。對(duì)于這一類(lèi)系統(tǒng)，使用 PID 控制可以得到比較滿意的效果。 5 攪拌控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 可編程控制器在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)中，用閉環(huán)控制方式來(lái)控制溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，無(wú)論是使用模擬控制器的模擬控制系統(tǒng)還是使用計(jì)算機(jī)（包括可編程序控制器）的數(shù)字控制系統(tǒng)， PID 控制（即比例積分微分控制）都得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)?PID 控制有以下的優(yōu)點(diǎn)： 不需要求出控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 （ 3） 、 攪拌機(jī)變頻調(diào)速裝置的功能及優(yōu)點(diǎn)： a、 攪拌機(jī)變頻節(jié)能裝置為開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)； b、 軟啟動(dòng)方式可減小啟動(dòng)沖擊電流； c、 變頻器帶有智能保護(hù)，故障時(shí)可自動(dòng)停機(jī)； d、 可根據(jù)不同的工藝采用不同的轉(zhuǎn)速； e、通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能：因?yàn)閿嚢铏C(jī)的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速方式下運(yùn)行時(shí)的功率與其轉(zhuǎn)速的特性與泵類(lèi)負(fù)載相似，即其運(yùn)行功率與其轉(zhuǎn)速（頻率）的三次方成正比，粘度高的該比例會(huì)有所下降（一般會(huì)介于二次方與三次方之間）。 變頻器在液體攪拌機(jī)上的應(yīng)用 （ 1） 、攪拌機(jī)的配置及運(yùn)用 攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量的，而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中，則不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作，有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài)；傳統(tǒng)的攪拌機(jī)通常不進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用機(jī)械方式調(diào)速；機(jī)械方式調(diào)速會(huì)增大攪拌機(jī)的損耗，同時(shí)會(huì)使攪拌機(jī)工作在波動(dòng)狀態(tài)，也使攪拌機(jī)設(shè)備工作在 “ 大馬拉小車(chē) ” 的狀態(tài)，很不經(jīng)濟(jì)。用壓力間接的測(cè)量刨花的重量。所以選擇了電磁流量計(jì) [9]。 Emag電磁流量計(jì) 測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響 低頻或多頻方波勵(lì)磁、功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定、低流速特性?xún)?yōu)越 可雙向測(cè)量，具有雙向電流，雙向脈沖 多 種流量顯示、空管檢測(cè)、過(guò)程自動(dòng)診斷 抗干擾性強(qiáng)， EMC（電磁兼容性）指標(biāo)符合 BS6667 及EN500811 標(biāo)準(zhǔn) 使用壽命長(zhǎng)，無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間 20200 小時(shí) 防護(hù)等級(jí)可達(dá) IP68，水下沉浸 10 米 多種通訊方式，通訊接口配置有 RS23 RS48 HART、Profibus DP 和 Profibus PA 流量計(jì)在攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的選用 流量計(jì)的選用 ,攪拌機(jī)控制系統(tǒng)主要測(cè)量膠的流量 。 表 模擬量 輸入 \輸出地址分配表 序號(hào) 變量號(hào) 變量名 備注 1 AIW272 刨花給定量設(shè)定 2 AIW274 壓力傳感器 3 AIW276 膠水給定量 4 AIW278 流量計(jì) 5 AQW272 刨花機(jī)變頻器 6 AQW274 膠泵變頻器 表 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊統(tǒng)計(jì)表 控制系統(tǒng)的儀表選用 表 攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的表儀表選用 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 儀表名稱(chēng) 儀表特點(diǎn) EJA110A差壓變送器 用于測(cè) 量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成 420mADC 的電流信號(hào)輸出。這樣共有 8 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)， 8 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)， 4 個(gè)模擬量輸入通道， 2 個(gè)模擬量輸出通道，滿足控制要求。 所以 選用西門(mén)子 S7300 系列 PLC CPU312 作為控制器，根據(jù)系統(tǒng)工藝需求，得出數(shù)字量輸入輸出地址分配表， 如４ .１表 。 比例運(yùn)算器壓力傳感器執(zhí)行器刨花設(shè)定刨花隨動(dòng)方式膠設(shè)定SA+PI 運(yùn)算器 執(zhí)行器流量計(jì)膠本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 基于 PLC 的 拌膠 機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn) 采用螺旋進(jìn)料，保證先進(jìn)料先施膠，后進(jìn)料后施膠，避免有些刨花重復(fù)施膠； 改進(jìn)了冷卻系統(tǒng)，上、下殼體和中軸無(wú)不流動(dòng)死角，冷卻均勻； 低速攪拌，不使刨花破損； 改進(jìn)了注膠位置和方式，保證施膠均勻； 設(shè)備特別適用于施膠量少的麥秸桿生產(chǎn)線和保證刨花形態(tài)的定向刨花板生產(chǎn)線，對(duì)原刨花生產(chǎn)線也可以做到在保證同等物理力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，施膠量降低 8% 拌膠 機(jī)對(duì)比 傳統(tǒng) 拌膠 系統(tǒng)特點(diǎn) 樹(shù)脂消耗量減少 5～ 8%； 對(duì)比前一代攪拌機(jī)有更好的板子技術(shù)性能； 穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)； 一周清理一次攪拌機(jī) ； 減小邊緣速度使得機(jī)器磨損減少 50%； 幾乎不因?yàn)榛旌隙茐呐倩ㄐ螒B(tài) [6]。 優(yōu)點(diǎn) : 測(cè)量通道是段光滑直管 ,不會(huì)阻塞 ,適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體 ， 如紙漿、泥漿、污水等 ； 不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失 ,節(jié)能效果好 ； 所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度 、 粘度 、 溫度 、 壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響 ； 流量范圍大 ， 口徑范圍寬 ； 可應(yīng)用腐蝕性流體。 電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。選擇開(kāi)關(guān) SA 用于隨動(dòng)方式 /膠設(shè)定方式的轉(zhuǎn)換。只用比例和微分的情況很少見(jiàn)。在實(shí)際使用中比例和積分一般一起使用，比例承擔(dān)主要的控制作用，積分幫助消除余差。作為基本控制使用，微分控制只看趨勢(shì)，不看具體數(shù)值所在，所以最理想的情況也就是把實(shí)際值穩(wěn)定下來(lái)，但穩(wěn)定在什么地方就要看你的運(yùn)氣了，所以微分控制也不能作為基本控制作用。所以積分的效果比較緩慢，除特殊情況外，作為基本控制作用，緩不救急。 系統(tǒng)的控制方案 根據(jù)控制要求，刨花系統(tǒng) 的特點(diǎn) 是 刨花形態(tài)的質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，刨削體積刨花的單位能耗低，自動(dòng)化程度高，操作維修方便，安全可靠性高，是理想的高品質(zhì)刨花制備設(shè)備。其工藝流程如圖 所示。 刨花由螺旋給料機(jī)供給，壓力傳感器檢測(cè)刨花量。目前多用寬帶式砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理。裁邊就是將毛邊板鋸成符合尺寸要求的成品，使用的設(shè)備多為縱橫聯(lián)合鋸邊機(jī)。 冷卻處理可在封閉的裝置內(nèi)采用強(qiáng)制通風(fēng)的方法，也可用自然通風(fēng)冷卻。在涼板機(jī)中停留（冷卻）后的毛板由冷卻出板運(yùn)輸機(jī)送到縱橫裁邊截?cái)鄼C(jī)進(jìn)行裁邊分割，最后經(jīng)干板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至升降臺(tái)堆垛。板坯經(jīng)永磁除 鐵器、預(yù)壓機(jī)、縱向鋸邊機(jī)、橫截鋸、加速運(yùn)輸機(jī)、稱(chēng)重 運(yùn)輸機(jī)和儲(chǔ)存運(yùn)輸機(jī)、裝板運(yùn)輸機(jī)等工序送到裝板機(jī)的裝 機(jī)吊籠中，由裝機(jī)吊籠將板坯送到多層熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓 成型，經(jīng)多層熱壓機(jī)熱壓成型的毛板同時(shí)由裝板小車(chē)托盤(pán)推到卸板機(jī)中。 調(diào)膠樹(shù)膠施膠工段 合格的表芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)、刨花計(jì)量料倉(cāng)分別計(jì)量后送到拌膠機(jī)中，同時(shí)調(diào)供膠工段將工藝所要求的膠液送到拌膠機(jī)中，刨花和膠液在表芯層拌膠機(jī)的充分?jǐn)嚢柘拢? 達(dá)到均勻混合充分施膠的效果。 干燥分選打磨工段 濕刨花經(jīng) 運(yùn)輸機(jī)送到轉(zhuǎn)子式刨花干燥機(jī)進(jìn)行干燥，經(jīng)過(guò)干燥的刨花通過(guò)刨花分選（篩選）合格的芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)被送往芯層干刨花料倉(cāng)過(guò)渡儲(chǔ)存。 以下是各工段工藝流程的簡(jiǎn)單說(shuō)明： 備料工段 刨花板生產(chǎn)線原料經(jīng)削片、篩選后送到木片料倉(cāng)進(jìn)行過(guò)渡儲(chǔ)存。 STEP 7 軟件界面 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 圖 3 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程及控制要求 定向刨花板生產(chǎn)工藝 ： 普通刨花板是以小徑木、枝椏材