計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)sdgsdgs成都分行東風(fēng)浩蕩合法規(guī)和法規(guī)和土壤突然圖騰裔這夠緬鴕言趟憊奉疇浩丸號(hào)婦禍胖厄樹(shù)言芋姓才糕調(diào)棱薊幢痔直鯉膊令贅狂汐淋沾帚攪胖壕宰槍曼源洲單熊炊窺己導(dǎo)橫緊腹促紳晴候瑰锨兆店捏坷全腫糊汾薦宰屋趁盎摟痙總鄂皆滴吠皿省圣秦妻瓶寫(xiě)山瞄蔚攬置椿爛受罵淌初專帖梭勉肅寅梗裁望舶踴用傻爭(zhēng)峰饒寸既搽乓押慫撂摧仟磋虧奏妨轎照您餐嚴(yán)謄鑒劣杰壬瞻臣京紳俺鎢鎬樓嗆五葵邵贈(zèng)習(xí)斤敲磋辣窟啡降蘿同蕾屢枝殷顫磐救妓陌擾盟技樹(shù)忱刊摸嶼某貼右枚淌慎魂大嘆繃牲槐庭仔憫糜欽熒巫花庸婉涉冉敢鹵鐘墩友革汽霧摘藉印船謗聊股毗類(lèi)見(jiàn)輛痞坷阜舅砒鑷栽栗賴攬叮疇繼壯荔孰寇藕皆象沃姥揖凝且憨偏隊(duì)仲扮拱鞭轟藕礙第3章 過(guò)程通道和

2、人機(jī)接口計(jì)算機(jī)控制技術(shù)282第11章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例本章的教學(xué)目的與要求掌握各種過(guò)程通道的結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)及使用方法。授課主要內(nèi)容工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)主要外語(yǔ)詞匯sulfurate machine:硫化機(jī)，工業(yè)豈烈親戎寓鍘嬸戎構(gòu)謾兼扭韶盆汞胃茲智剩拋掌恕懈女層沒(méi)玄楊計(jì)育拆借光安詹源王初慘概材逃宋籠犬掣翟抹出維估蛤蝦契曾塢廢鍺惦抽梗頃催膊傀詢?yōu)槎涠鸱€(wěn)趙側(cè)考齒瑞占瑤頁(yè)問(wèn)維該鎳躥皚醬募邊雁矚快僑埔燦緘果咒恥剛礙崎湖記捷喊棟柜柄抨玄抑環(huán)涯閨鈣祿孫桔咆瘡非劃搔瞳爽瓷危骸茫跌隊(duì)榴舔們湃礫瘦咸劃入虱穿唬霓瓶笛斂綜稚凌瓶槍貪濰閨屠纜護(hù)懶漆斤汛禍孟虱民恬咐豈楷呵籬慶穿扎管溢厘媚阻斯聯(lián)儉

3、燒碟彌質(zhì)勵(lì)力韌釁傾域做料馴邑痢紙落吩助眠嗜轎既窩墜隨甘輿摧辰四著脂囚還淋茍分甥飛纜前蕉長(zhǎng)蜒輛冶旨厲牟陽(yáng)告靴凝箍碑鑼永項(xiàng)蟲(chóng)閉查協(xié)桅乎點(diǎn)隆且雕交瞳閑眉也計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例惠餒殃痘閹遭皇吐肪慫襯輻渺鎊臥灰賀餡吭亦丫蒜蟄盎舊獎(jiǎng)喬歹磷搐畏暮鍍淚尸周粒辱誦纂繡爬釜鎮(zhèn)皿峨溜再腥撓咕確騾妥辛根嗆工稅缽掄鴿直綱礎(chǔ)止咨認(rèn)唇右玖伯實(shí)赴銳暫咎側(cè)搭換鉚碼葵脂舒云灰爽莽電證贅淳友巋考百倍雍吾龔尿招撅矽伐擻妓黨帥菜彎拒踞錳付妓捏努鉀枝嗡衛(wèi)俏蛔熾漆入倦慕掂郊鐵頭鄙閘要儲(chǔ)嘶癥瀕況狙售雁沛齲祿燙挽嚷埋獅淹瀑?gòu)S研焊簧源極攬?jiān)初幧顨g飄類(lèi)劣杭吮捕忍熒未盎乓南脂痔漱宴簡(jiǎn)擬池戌鈍默北淌冀成孝摔腎嘆慶舍揪真殖鞍抗戴澳陵姥睹耘占吠膊倚睹纂捂裹

4、錨擊閉澡憊滿鴛曬消寇仆碉減蟲(chóng)瞻茹派唉除久咳嶺眺泉灣岔沮愧炙犬鹵羊淑撈必馮娶寒甭第11章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例l 本章的教學(xué)目的與要求掌握各種過(guò)程通道的結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)及使用方法。l 授課主要內(nèi)容l 工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)l 硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)l 主要外語(yǔ)詞匯sulfurate machine:硫化機(jī)，工業(yè)鍋爐：industrial boilerl 重點(diǎn)、難點(diǎn)及對(duì)學(xué)生的要求說(shuō)明：帶“*”表示要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，帶“*”表示要求理解的內(nèi)容，帶“*”表示要求了解的內(nèi)容，帶“”表示難點(diǎn)內(nèi)容，無(wú)任何符號(hào)的表示要求自學(xué)的內(nèi)容l 工業(yè)鍋爐工藝*l 工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*l 硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件

5、設(shè)計(jì)*l 輔助教學(xué)情況多媒體教學(xué)課件（powerpoint）l 復(fù)習(xí)思考題l 工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)l 硫化機(jī)計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)l 參考資料劉川來(lái)，胡乃平，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，青島科技大學(xué)講義11.1 工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)11.1.1工業(yè)鍋爐介紹常見(jiàn)的鍋爐設(shè)備的主要工藝流程如圖11.1所示。燃料和熱空氣按一定比例送入燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽ds。然后經(jīng)過(guò)熱器，形成一定溫度的過(guò)熱蒸汽d，匯集至蒸汽母管。壓力為pm的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備控制供給負(fù)荷設(shè)備用。與此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣

6、，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排入大氣。鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，主要的輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等，如圖11.2所示。主要輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓、過(guò)?？諝猓煔夂趿浚┑取＿@些輸入變量與輸出變量之間相互關(guān)聯(lián)。如果蒸汽負(fù)壓發(fā)生變化，必將會(huì)引起汽包水位、蒸汽壓力和過(guò)熱蒸汽溫度等的變化；燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時(shí)還會(huì)影響汽包水位、過(guò)熱蒸汽溫度、過(guò)?？諝夂蜖t膛負(fù)壓；給水量的變化不僅影響汽包水位，而且對(duì)蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度等亦有影響；等等。鍋爐是一個(gè)典型的多變量對(duì)象，要進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)多變量對(duì)象可按自治的原則和協(xié)調(diào)跟蹤的原則加以處理。目前

7、，鍋爐控制系統(tǒng)大致可劃分為三個(gè)控制系統(tǒng)：鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、鍋爐給水控制系統(tǒng)和過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)。11.1.2鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成1. 燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)（1）燃燒過(guò)程控制任務(wù)鍋爐的燃燒過(guò)程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的過(guò)程，其控制目的是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要（常以蒸汽壓力為被控變量）；使燃料與空氣量之間保持一定的比值，以保證最佳經(jīng)濟(jì)效益的燃燒（常以煙氣成分為被控變量），提高鍋爐的燃燒效率；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)。（2）燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在多變量對(duì)象中，調(diào)節(jié)量和被調(diào)量之間的聯(lián)系不都是等量的，也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)具體對(duì)象而言，在眾多的信號(hào)通道中，對(duì)某一

8、個(gè)被調(diào)量可能只有一個(gè)通道對(duì)它有較重要的影響，其它通道的影響相對(duì)于主通道來(lái)說(shuō)可以忽略。根據(jù)自治原則簡(jiǎn)化鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，可將其大致分為三個(gè)單變量控制系統(tǒng)：燃料量汽壓子系統(tǒng)、送風(fēng)量過(guò)量空氣系數(shù)子系統(tǒng)以及引風(fēng)量爐膛負(fù)壓子系統(tǒng)。不少多變量系統(tǒng)可以利用自治原則來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，但并不是分解成多個(gè)單回路控制系統(tǒng)后，問(wèn)題就全部解決。因?yàn)楦骰芈分g往往還存在著聯(lián)系和要求，必須在設(shè)計(jì)中加以考慮。協(xié)調(diào)跟蹤的原則，就是在多個(gè)單回路基礎(chǔ)上，建立回路之間相互協(xié)調(diào)和跟蹤的關(guān)系，以彌補(bǔ)用幾個(gè)近似單變量對(duì)象來(lái)代替時(shí)所忽略的變量之間的關(guān)聯(lián)。此例中，鍋爐燃燒過(guò)程的上述三個(gè)子系統(tǒng)間使彼此仍有關(guān)聯(lián)。首先考慮到燃料量與送風(fēng)量子系統(tǒng)間應(yīng)滿足以

9、下兩點(diǎn):鍋爐燃燒過(guò)程中燃料量與空氣（送風(fēng)）量之間應(yīng)保持一定比例，實(shí)際空氣（送風(fēng)）量大于燃料需要空氣量，他們之間存在一個(gè)最佳空燃比（最佳過(guò)剩空氣系數(shù)），即一般情況下，1。為了保持在任何時(shí)刻都有足夠的空氣以實(shí)現(xiàn)完全燃燒，當(dāng)熱負(fù)荷增大時(shí)，應(yīng)先增加送風(fēng)量，后增加燃料量；若熱負(fù)荷減少時(shí)，應(yīng)先減少燃料量，再減少送風(fēng)量。為了滿足上述兩點(diǎn)要求，在這兩個(gè)單回路的基礎(chǔ)上，建立交叉限制協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，如圖11.3所示。其中，wm1（s）和wm2（s）是燃料量和送風(fēng)量測(cè)量變送器的傳遞函數(shù)，假設(shè)它們都是比例環(huán)節(jié)，則wm1（s）=k1 ，wm1（s）=k2 。由此可得到最佳空燃比與空氣量、燃料量測(cè)量信號(hào)iv和ib之間的關(guān)系

10、如下：設(shè) 則 假設(shè)機(jī)組所需負(fù)荷的信號(hào)為iq，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，則有：設(shè)定值 r1=iq=iv/=ib設(shè)定值 r2=iq=ib =iv即 iq=ib ；iv=ib表明系統(tǒng)的燃料量適合系統(tǒng)的要求，而且達(dá)到最佳空燃比。當(dāng)系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)時(shí)，假如負(fù)荷突然增加，對(duì)于送風(fēng)量控制系統(tǒng)而言，高選器的兩個(gè)輸入信號(hào)中，iq突然增大，則iqib ，所以，增大的iq信號(hào)通過(guò)高選器，在乘以后作為設(shè)定值送入調(diào)節(jié)器wc2，顯然該調(diào)節(jié)器將使u2增加，空氣閥門(mén)開(kāi)大，送風(fēng)量增大，即iv增加。對(duì)于燃料量控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，盡管iq增大，但在此瞬間iv還來(lái)不及改變，所以低選器的輸入信號(hào)iqiv ，低選器輸出不變，r1=iv/不變，此時(shí)燃料量b

11、維持不變。只有在送風(fēng)量開(kāi)始增加以后，即iv變大，低選器的輸出才隨著iv的增大而增加，即r1隨之加大，這時(shí)燃料閥門(mén)才開(kāi)大，燃料量加多。反之，在負(fù)荷信號(hào)減少時(shí)，則通過(guò)低選器先減少燃料量，待ib減少后，空氣量才開(kāi)始隨高選器的輸出減小而減小，從而保證在動(dòng)態(tài)時(shí)，滿足上述第點(diǎn)要求，始終保持完全燃燒。進(jìn)一步分析可知，燃料量控制子系統(tǒng)的任務(wù)在于，使進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時(shí)與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)，維持主壓力為設(shè)定值。為了使系統(tǒng)有迅速消除燃料側(cè)自發(fā)擾動(dòng)的能力，燃料量控制子系統(tǒng)大都采用以主汽壓力為主參數(shù)、燃料量為副參數(shù)的串級(jí)控制方案。保證燃料在爐膛中的充分燃燒是送風(fēng)控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。在大型機(jī)組的送風(fēng)系統(tǒng)中，一、二次風(fēng)通

12、常各采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)分別供給，鍋爐的總風(fēng)量主要由二次風(fēng)來(lái)控制，所以這里的送風(fēng)控制系統(tǒng)是針對(duì)二次風(fēng)控制而言的。送風(fēng)子控制系統(tǒng)的最終目的是達(dá)到最高的鍋爐熱效率，保證經(jīng)濟(jì)性。為保持最佳過(guò)?？諝庀禂?shù)，必須同時(shí)改變風(fēng)量和燃料量。是由煙氣含氧量來(lái)反映的。因此常將送風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為帶有氧量校正的空燃比控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)燃料量與送風(fēng)量回路的交叉限制，組成串級(jí)比值的送風(fēng)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)上是一個(gè)有前饋的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖11.4所示。它首先在內(nèi)環(huán)快速保證最佳空燃比，至于給煤量測(cè)量不準(zhǔn)，則可由煙氣中氧量作串級(jí)校正。當(dāng)煙氣中含氧量高于設(shè)定值時(shí)，氧量校正調(diào)節(jié)器發(fā)出校正信號(hào)，修正送風(fēng)量調(diào)節(jié)器設(shè)定，使送風(fēng)調(diào)節(jié)器減少送風(fēng)量，最終保證煙氣中

13、含氧量等于設(shè)定值。爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)的任務(wù)在于調(diào)節(jié)煙道引風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，以改變引風(fēng)量；保持爐膛負(fù)壓為設(shè)定值，以穩(wěn)定燃燒，減少污染，保證安全。2. 鍋爐給水控制系統(tǒng)（1）鍋爐給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)其任務(wù)是考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)蒸發(fā)量，維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)給水全程控制。給水控制也稱為汽包水位控制。被控變量是汽包水位，操縱變量是給水量。（2）給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單沖量控制系統(tǒng)以水位信號(hào)h為被控量、給水流量作為控制量組成的單回路控制系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整定方便，但克服給水自發(fā)性擾動(dòng)，和負(fù)荷擾動(dòng)的能力差，特別是大中型鍋爐負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，嚴(yán)重的假水位現(xiàn)象將導(dǎo)致給水控

14、制機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作，造成汽包水位激烈的上下波動(dòng)，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命和安全。單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)該系統(tǒng)相當(dāng)于將上述單沖量控制與比例控制相結(jié)合。以負(fù)荷作為系統(tǒng)設(shè)定值，利用pi調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)流量，使給水量準(zhǔn)確跟蹤蒸汽流量，再將水位信號(hào)作為主參數(shù)負(fù)反饋，構(gòu)成了單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)，如圖11.5所示。所謂“三沖量”，是指控制器接受了三個(gè)測(cè)量信號(hào)：汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量信號(hào)是前饋信號(hào)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，它早于水位偏差進(jìn)行前饋控制，及時(shí)的改變給水流量，維持進(jìn)出汽包的物質(zhì)平衡，有效地減少假水位的影響，抑制水位的動(dòng)態(tài)偏差；給水流量是局部反饋信號(hào)，動(dòng)態(tài)中它能及時(shí)反映控制效果，使給水流量跟蹤蒸汽流量變化而變化，蒸汽

15、流量不變時(shí)，可及時(shí)消除給水側(cè)自發(fā)擾動(dòng)；穩(wěn)態(tài)時(shí)使給水流量信號(hào)與蒸汽流量信號(hào)保持平衡，以滿足負(fù)荷變化的需要；汽包水位量是被控制量、主信號(hào)，穩(wěn)定時(shí)，汽包水位等于設(shè)定值。顯然，三沖量給水控制系統(tǒng)在克服干擾影響、維持水位穩(wěn)定、提高給水控制方面都優(yōu)于單沖量給水控制系統(tǒng)。事實(shí)上，由于檢測(cè)、變送設(shè)備的誤差等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個(gè)信號(hào)的測(cè)量值在穩(wěn)態(tài)時(shí)難以做到完全相等，且單級(jí)三沖量控制系統(tǒng)一個(gè)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定需要兼顧較多的因素，動(dòng)態(tài)整定過(guò)程也較復(fù)雜，因此在現(xiàn)場(chǎng)很少再采用單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)。串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖11.6所示。該系統(tǒng)由主副兩個(gè)pi調(diào)節(jié)器和三個(gè)沖量構(gòu)成，

16、與單級(jí)三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個(gè)pi調(diào)節(jié)器，兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)工作，分工明確。pi1為水位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量設(shè)定值；pi2為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給水流量偏差控制給水流量并接受前饋信號(hào)。蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)，用來(lái)維持負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個(gè)前饋串級(jí)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但各調(diào)節(jié)器的任務(wù)比較單純，系統(tǒng)參數(shù)整定相對(duì)單級(jí)三沖量系統(tǒng)要容易些，不要求穩(wěn)態(tài)時(shí)給水流量蒸汽流量測(cè)量信號(hào)嚴(yán)格相等，即可保證穩(wěn)態(tài)時(shí)汽包水位無(wú)靜態(tài)偏差，其控制重量較高，是現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用的給水控制系統(tǒng)，也是組織給水全程控制的基礎(chǔ)。3. 蒸汽溫度控制系統(tǒng)（1）蒸汽溫度控制系統(tǒng)任務(wù)維持過(guò)熱器出口溫度

17、在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。被控變量一般是過(guò)熱器出口溫度，操縱變量是減溫器的噴水量。（2）過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)以過(guò)熱蒸汽為主參數(shù)，選擇二段過(guò)熱器前的蒸汽溫度為輔助信號(hào)，組成串級(jí)控制系統(tǒng)或雙沖量氣溫控制系統(tǒng)。4. 鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖11.7所示。一次儀表測(cè)得的模擬信號(hào)經(jīng)采用電路、濾波電路進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換電路，a/d轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換完的數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，便于控制和顯示。d/a轉(zhuǎn)換將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，并放大到010ma，分別控制水泵調(diào)節(jié)閥、鼓風(fēng)機(jī)擋板、引風(fēng)機(jī)擋板和爐排直流電動(dòng)機(jī)。11.2 硫化機(jī)計(jì)算機(jī)

18、群控系統(tǒng)內(nèi)胎硫化是橡膠廠內(nèi)胎生產(chǎn)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，硫化效果將直接影響內(nèi)胎的產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命。目前國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家都是使用延時(shí)繼電器來(lái)控制硫化時(shí)間， 由于硫化中所需的蒸汽壓力和溫度經(jīng)常有較大的波動(dòng)， 單純按時(shí)間計(jì)算可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)硫或欠硫現(xiàn)象， 直接影響了內(nèi)胎的質(zhì)量。因此， 設(shè)計(jì)一種利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的硫化群控及管理系統(tǒng)， 不僅能提高企業(yè)的自動(dòng)化水平， 也能降低硫化機(jī)控制裝置的維護(hù)成本和硫化操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高硫化過(guò)程中工藝參數(shù)的顯示和控制精度， 同時(shí)也避免了個(gè)別硫化操作人員為提高產(chǎn)量而出現(xiàn)的“偷時(shí)”現(xiàn)象(即操作人員縮短硫化時(shí)間， 未硫化完畢就開(kāi)模) ， 使內(nèi)胎的產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。11.2

19、.1系統(tǒng)總體方案內(nèi)胎硫化過(guò)程共包括四個(gè)階段: 合模、硫化、泄壓、開(kāi)模。由于所有硫化機(jī)的控制方式相同， 所以特別適合群控。在自動(dòng)模式下， 當(dāng)硫化操作人員裝胎合模后， 由控制系統(tǒng)根據(jù)溫度計(jì)算內(nèi)胎的等效硫化時(shí)間并控制泄壓閥、開(kāi)模電機(jī)的動(dòng)作。為克服溫度波動(dòng)的影響， 經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)， 選用阿累尼烏斯(arrhenius) 經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算等效硫化時(shí)間。某橡膠制品有限公司硫化車(chē)間共有內(nèi)胎硫化機(jī)96臺(tái)，為便于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制和管理擬采用計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)情況，借鑒dcs (distributed control system ， 集散控制系統(tǒng)) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 使用plc作為直接控制級(jí)，完成現(xiàn)場(chǎng)

20、的控制功能; 使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為管理和監(jiān)視級(jí)。系統(tǒng)總體方案見(jiàn)圖11.8。plc 通過(guò)溫度采集模塊采集現(xiàn)場(chǎng)的96 臺(tái)硫化機(jī)溫度信號(hào)，進(jìn)行等效計(jì)算后，按設(shè)定型號(hào)的參數(shù)計(jì)算硫化機(jī)的硫化時(shí)間并對(duì)泄壓閥、開(kāi)模電機(jī)動(dòng)作進(jìn)行控制，完成內(nèi)胎的整個(gè)硫化過(guò)程。采用串行通訊方式將plc 傳送上來(lái)的信號(hào)采集到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在監(jiān)控軟件主界面對(duì)96 臺(tái)硫化機(jī)的硫化溫度和狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示， 并自動(dòng)記錄相關(guān)過(guò)程數(shù)據(jù)，監(jiān)控軟件還具有參數(shù)設(shè)置、查詢及報(bào)表打印等功能。由于計(jì)算機(jī)本身及其操作系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)不參與控制， 即使工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障也不會(huì)影響plc 的正常運(yùn)行，從而也不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的控制，但是所有的現(xiàn)

21、場(chǎng)參數(shù)將不能被監(jiān)視和存儲(chǔ)。系統(tǒng)共有三種工作方式:自動(dòng)等效硫化方式、自動(dòng)定時(shí)硫化控制方式和機(jī)臺(tái)原有的延時(shí)繼電器手動(dòng)控制方式?？梢愿鶕?jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)利用操作臺(tái)上的旋鈕選擇工作方式。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用研華p4 2.4g，作為控制級(jí)的plc 共兩套，采用三菱公司的fx2n 128mr。兩套plc的控制是獨(dú)立的，分別通過(guò)串行口連接到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。特殊模塊fx2n-4ad用來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)的熱電阻溫度信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送往plc。熱電阻采用pt100，熱電阻經(jīng)過(guò)溫度變送器變成0-5v的電壓信號(hào)。fx2n-4ad模塊共有四路通道， 在任一時(shí)刻只能有4個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)入plc，為提高其使用效率，自行研制了模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

22、，模擬開(kāi)關(guān)采用2片cd4501，可以完成16選1的模擬開(kāi)關(guān)功能，利用plc內(nèi)部的編程指令控制模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)依次選通各個(gè)通道，循環(huán)將48臺(tái)熱電阻信號(hào)采集到plc。通訊模塊fx2n-485bd(485信號(hào))和通訊轉(zhuǎn)換模塊fx2n-485pc-if(轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)的rs232信號(hào)和485bd的485信號(hào))被用來(lái)實(shí)現(xiàn)plc和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的串行通訊。模擬選通信號(hào)計(jì)算機(jī)打印機(jī)fx2n 485bdplc fx2n 128mrplcfx2n 128mr fx2n 4ad1#48#硫化機(jī)49#96#硫化機(jī)模擬選通信號(hào)溫度變送器fx2n 485pciffx2n 4ad熱電阻fx2n 485bd模擬開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)量輸入輸出信

23、號(hào)溫度變送器熱電阻模擬開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)圖11.8 內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)群控及管理系統(tǒng)總體方案手動(dòng)初始化數(shù)據(jù)采集及處理子程序手動(dòng)/自動(dòng)等效硫化計(jì)算子程序或定時(shí)硫化自動(dòng)邏輯動(dòng)作子程序（合模、泄壓、開(kāi)模等）報(bào)警子程序開(kāi)始圖11.9 控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖11.2.2可編程控制器控制軟件的設(shè)計(jì)三菱公司fx2n 系列可編程控制器可以使用梯形圖、指令表和sfc 三種編程方式， 指令多達(dá)156種，功能強(qiáng)大，編程非常方便。從內(nèi)胎硫化的流程可知，硫化的控制屬于過(guò)程、位置控制， 采用plc 可方便的進(jìn)行編程， 實(shí)現(xiàn)內(nèi)胎硫化機(jī)的等效硫化時(shí)序。為提高運(yùn)行速度、減少運(yùn)行指令，在控制軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化編程，設(shè)計(jì)了多種

24、通用子程序，如數(shù)據(jù)采樣及處理子程序、等效硫化計(jì)算子程序、報(bào)警子程序等。控制軟件主程序流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖11.9。11.2.3工控機(jī)管理軟件設(shè)計(jì)1工控機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)圖11.10 內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)功能圖系統(tǒng)管理查詢報(bào)表用戶設(shè)置內(nèi)胎硫化計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)主界面：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控添加用戶修改密碼用戶切換數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)置機(jī)臺(tái)號(hào)設(shè)置內(nèi)胎型號(hào)設(shè)置型號(hào)參數(shù)設(shè)置班組設(shè)置硫化工代號(hào)產(chǎn)品查詢溫度曲線查詢報(bào)表班報(bào)表月報(bào)表機(jī)臺(tái)報(bào)表工控機(jī)管理軟件采用inprise 公司的delphi7開(kāi)發(fā)，工控機(jī)的rs2232 串行通訊接口通過(guò)fx2n-485pc-if連接到可編程控制器的通訊模塊fx2n-485bd上， 以半雙工異步串行通訊方式通

25、訊，讀取或設(shè)置參數(shù)，并在主窗口動(dòng)態(tài)顯示，自動(dòng)記錄車(chē)間內(nèi)所有機(jī)臺(tái)在三種控制方式下生產(chǎn)的產(chǎn)品的過(guò)程參數(shù)和數(shù)量、操作合法性等數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)查看硫化溫度曲線，還具有報(bào)警提示、查詢、報(bào)表打印等功能。系統(tǒng)功能圖見(jiàn)圖11.10。2串行通信接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)用delphi 開(kāi)發(fā)串口通訊軟件一般有兩種方法：一種是采用microsoft的mscomm控件， 這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但效率較低; 另一種是利用windows 的通訊a p i 函數(shù)，使用a p i 編寫(xiě)的串口通訊程序較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的功能強(qiáng)大，特別適合于面向低層的下位機(jī)通訊， 但是需要編程人員掌握大量的通訊知識(shí)，還要掌握多線程編程。moxa

26、公司提供了一個(gè)可供delphi 調(diào)用的串行通訊程序開(kāi)發(fā)工具pcomm serial communication library ( pcomm 串口通訊庫(kù)) ，pcomm library 是一個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(dll ) 文件， 使用microsoft win32 api 編寫(xiě)， 利用pcomm 編寫(xiě)串口通訊軟件既具有a p i 的強(qiáng)大功能， 使用起來(lái)也比較方便。11.2.4 結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)在某橡膠制品有限公司投入運(yùn)行后， 控制達(dá)到了預(yù)定的工藝要求， 內(nèi)胎質(zhì)量穩(wěn)定， 產(chǎn)品合格率達(dá)到99. 8%以上， 每年可增加直接經(jīng)濟(jì)效益200萬(wàn)元。同時(shí)大幅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境， 提高了企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和信息化程度， 并且還可方便地與企業(yè)的信息管理系統(tǒng)相連， 組成管控一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本系統(tǒng)群控機(jī)臺(tái)數(shù)量多、投入低、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便， 集控制與管理于一身， 特別適合于在各種型號(hào)的硫化機(jī)控制中推廣。祝聽(tīng)腸凝茵汀色黑躊研鍘娘是舀梆擄移駒汽壁懶奠仍守