基于S7-300PLC的紙張質(zhì)量控制系統(tǒng)
2.3硬件配置
根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用s7-300系列的plc來(lái)進(jìn)行組態(tài)。對(duì)于控制系統(tǒng)的plc，首先，由于控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)（本系統(tǒng)為110個(gè)點(diǎn)）不多，程序量不大，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所需存儲(chǔ)器容量（存儲(chǔ)器容量（kb）=（1.1～1.25）×（di×10+do×5+ai/a0×100）/1024），根據(jù)存儲(chǔ)器容量大小選擇主控模塊為cpu314即可。
供電模塊：10a的ps307；中央處理器（cpu）：選用cpu314；模擬信號(hào)輸入：所有的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，由各自的變送器進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)相應(yīng)的變送器轉(zhuǎn)換為4～20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與plc系統(tǒng)的模擬量輸入通道連接。選用模塊為sm331/ai8（2塊）；開關(guān)量輸入：主要是一些控制按鈕、急停按鈕、限位開關(guān)、行程開關(guān)等，選用sm321di16（2塊）；模擬信號(hào)輸出4～20ma的調(diào)節(jié)信號(hào)通過(guò)d/a模塊輸出，完成各回路中的調(diào)節(jié)器的控制。閥門采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)電氣閥門定位器接受4～20ma電流調(diào)節(jié)信號(hào)。選用模塊為sm332/ao8（2塊）；開關(guān)信號(hào)輸出：包括一些運(yùn)行狀態(tài)顯示、報(bào)警等。選用模塊為sm322/do32（1塊）；通訊模塊：選用r485接口的cp340（1塊）。為了保證控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，在信號(hào)的采集和控制通道中充分采用系統(tǒng)隔離技術(shù)。所有現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)通過(guò)隔離器或配電器進(jìn)入plc的模擬信號(hào)采集通道，所有現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)信號(hào)及閥門的控制信號(hào)采用中間繼電器隔離。
2.4系統(tǒng)控制回路
（1） 上漿濃度控制回路
影響定量的只要因素是進(jìn)入沖漿泵的紙漿濃度和流量，濃度通過(guò)濃度的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)。
?。?）上漿流量控制回路
將流量計(jì)和相應(yīng)的控制閥安裝在沖漿泵的入口的管道上，實(shí)現(xiàn)對(duì)上漿流量的控制。根據(jù)一定的定量控制算法，改變流量設(shè)計(jì)值的大小。定量閥采用btg公司的，流量計(jì)采用橫河ae215mg-as2-pnj-ain/br/sct。
（3）蒸汽壓力控制回路
本系統(tǒng)為三段供汽方式的8缸紙機(jī)，采用分段控制方式。分別對(duì)施膠前烘缸組（2缸）和施膠后烘缸組（6缸）壓力進(jìn)行順序控制和定值控制，實(shí)現(xiàn)紙張水分的控制。
?。?）定量水分測(cè)控系統(tǒng)
定量和水分儀的探頭安裝在o型掃描架上，隨掃描架的來(lái)回移動(dòng)對(duì)紙張連續(xù)掃描檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。并在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示定量水分橫向分布圖和和縱向趨勢(shì)圖。與此同時(shí)計(jì)算機(jī)通過(guò)檢測(cè)值和設(shè)定值之間的偏差根據(jù)一定的控制算法發(fā)出控制信號(hào)，分別調(diào)節(jié)定量閥和烘缸蒸汽閥，使定量水分保持相對(duì)穩(wěn)定。
?。?）紙機(jī)車速顯示和調(diào)節(jié)
從紙機(jī)傳動(dòng)部變頻器和增量式編碼器組成車速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并把車速信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)顯示，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)和設(shè)定信號(hào)之間的偏差發(fā)出調(diào)節(jié)控制信號(hào)，保持車速穩(wěn)定。
2.5os站（操作員站）的功能設(shè)計(jì)
（1） 組態(tài)設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試、監(jiān)控和控制操作。
（2） 與現(xiàn)場(chǎng)控制站連接通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分散控制。
?。?）完善的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，進(jìn)行工控軟件的二次開發(fā)，提供人機(jī)監(jiān)控操作界面。為保證控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在信號(hào)的采集和控制通道采用系統(tǒng)隔離技術(shù)，傳感器信號(hào)通過(guò)隔離器進(jìn)入plc的模擬信號(hào)采集模塊，所有邏輯信號(hào)和閥門控制信號(hào)采用施奈德中間繼電器隔離，保證控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)儀表的完全隔離。該控制系統(tǒng)所有的壓力、流量、液位、濃度、溫度等信號(hào)以動(dòng)態(tài)的形式在計(jì)算機(jī)上顯示。系統(tǒng)的各個(gè)控制參數(shù)、工藝參數(shù)及生成的數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)的存貯在計(jì)算機(jī)中，便于實(shí)時(shí)查詢。
3系統(tǒng)控制策略
紙張生產(chǎn)過(guò)程中，定量和灰分的調(diào)節(jié)是一個(gè)大時(shí)滯、大慣性、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜控制過(guò)程。傳統(tǒng)的pid很難對(duì)其進(jìn)行有效的控制。本系統(tǒng)利用智能控制策略結(jié)合pid控制很好的解決了紙張定量和水分的控制。
3.1系統(tǒng)功能
系統(tǒng)具有定量和水分的測(cè)量及控制，橫向定量曲線的輸出，絕干漿流量控制。plc根據(jù)定量水分的設(shè)定值和檢測(cè)值之間的偏差，按一定的控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)，分別調(diào)節(jié)定量閥的開度和和烘缸蒸汽壓力的大小，保持定量水分的穩(wěn)定。
?。?）調(diào)漿箱上漿濃度的自動(dòng)檢測(cè)和控制，克服了中濃漿濃度的變化對(duì)紙張定量的影響。
（2）烘干部烘缸汽壓的自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)整，克服了外來(lái)汽壓的波動(dòng)對(duì)紙張水分的影響。
?。?）crt顯示紙張定量水分的工況數(shù)據(jù)歷史記錄。根據(jù)紙張定量水分的設(shè)定值和測(cè)量值之間的差值，控制漿流閥的大小和及蒸汽壓力閥的動(dòng)作，保正產(chǎn)出高質(zhì)量的紙張。
?。?）根據(jù)工藝，通過(guò)電腦鍵盤設(shè)定控制參數(shù)和設(shè)定值。
（5） 系統(tǒng)操作規(guī)范有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，可根據(jù)需要自動(dòng)切換。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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