基于PLC 的收排线机恒张力控制系统的设计
《工业控制计算机》２００６年１９卷第１２期
值进行比较，得到偏移量，后用ＰＩＤ控制算法计算出所需的调节量，由触发脉冲电路产生移相六相双脉冲，经光耦器件触发晶闸管，由（２）式可知，由于卷轴的实时直径随着排线的增加而增大，为保持卷轴的线速度不变，电机的转速就会降低，电机转速的降低势必要增加电驱电流。在５９０直流调速器中，根据电流负反馈与给定的电流值比较，得到偏移量，利用５９０内部的ＰＩＤ控制算法计算出所需要的调节量，由此来实现直流电动机转速的
７１
务就是根据反馈与给定的相对差值，按照ＰＩＤ运算规律计算出结果，输出到执行机构进行调节，以达到自动维持被控制量跟随给定变化。
ＰＩＤ双闭环控制，使线速维持恒定，进而得到恒定的张力，系统ＰＩＤ闭环控制的方框图如图２（ａ）、（ｂ）所示。
ＰＩＤ指令的表达形式：ＰＩＤＴＢＬ，ＬＯＯＰ其中ＴＢＬ是回路表
的起始地址；ＬＯＯＰ是回路号，可以是０到７的整数，分别表示８个回路。ＰＩＤ指令需要为其指定一个以Ｖ变量存储区地址开始的ＰＩＤ回路表，以及ＰＩＤ回路号。ＰＩＤ回路表提供了给定和反馈，以及ＰＩＤ参数等数据入口，ＰＩＤ运算的结构也在回路表输出。具体的ＰＩＤ回路表见表１。
表１
ＰＩＤ回路表
由表可知，输入／输出数据都是实数。所以需要对实际的过程和设定数据进行转换和标准化，输出数据也要经过转换，才能送到模拟量输出通道或者开关量调节通道。具体转换的关系示意图见图３。
图２
闭环控制系统方框图
Ｓｖ（ｔ）是输入量（给定值），Ｐｖ（ｔ）为反馈量，Ｃ（ｔ）为输出量。
１
ｍν（ｔ）＝Ｋｐｅν（ｔ）＋
Ｉ
"
!ｅ（ｔ）ｄｔ＋Ｔ
ν
Ｄ
ｄｅν（ｔ）
＋Ｍ#
其中ｅν（ｔ）＝ＳＶ（ｔ）－ＰＶ（ｔ），ｍＶ（ｔ）是调节器的输出量，Ｋｐ－比例微分时间常数，Ｍ－偏移量。式中等号右边的系数，ＴＩ、ＴＤ为积分、前３项分别是比例、积分、微分部分，它们分别与误差、误差的积分和微分成正比。
图３（ｂ）中的Ｓν（ｎ）、（ｎ）、（ｎ）、（ν）均为第ｎ次采样时ｐνｅνｍν
的数量，Ｐν（ｔ）、（ｔ）、假设采样周期为Ｔｓ，系统开ｍνｃ（ｔ）为模拟量。始运行的时刻为ｔ＝０，用矩形积分逼近精确积分，用差分近似精确微分，可得ＰＬＣ闭环控制ＰＩＤ输入输出关系如下：
ｍｃ（ｎ）＝Ｋｐｅν（ｎ）＋ＫＩ
ｊ＝０ｎ
$ｅ
ν
ｅν（ｎ）－ｅν（ｎ－１）&（ｊ）＋ＫＤ%＋Ｍ
图３换算关系示意图
式中：ＫＩ＝ＫＰＴＳ／ＴＩ，ＫＤ＝ＫＰＴＤ／ＴＳ分别是积分系数和微分系数。
３
ＰＩＤ参数整定
在调节ＰＩＤ的参数时，首先需要确定参数的初始值，如果预
２．２ＰＩＤ控制算法的实现
用可编程控制器对模拟量实现ＰＩＤ控制时，有３种方法可用来实现ＰＩＤ算法。第一可以使用ＰＩＤ过程控制模块，此方法使用简单，但该模块价格昂贵；其次使用ＰＩＤ功能指令，这条功能指令实际上是调用实现ＰＩＤ控制的子程序，当ＰＩＤ功能指令与模拟量输入、输出模块一起使用时，可以得到类似于ＰＩＤ过程控制模块的效果，而价格便宜得多；第三就是采用自编的程序实现ＰＩＤ闭环控制，因为有些ＰＬＣ没有ＰＩＤ功能指令，在不使用
定的参数初始值与理想的参数值相差太远，将给以后的调试带来很大的困难。因此如何选择一组较好的ＰＩＤ参数初始值是
ＰＩＤ参数整定中的关键问题。本系统在确定参数时采用的是经
验加ＭＡＴＬＡＢ仿真法确定参数。首先根据上面的建立的ＰＬＣ
闭环控制系统模型列出闭环控制系统的传递函数，后根据以往的经验初步确定出３个参数的值，然后再利用ＭＡＴＬＡＢ中的
Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对所建立的闭环控制系统进行仿真，逐步调节３个参
数的值，使仿真的结果曲线中，响应时间最短、系统达到稳定所需要的调节时间也最短，此时的３个参数就是最佳的参数。
参考文献
［１］宋宝韫．ＣＯＮＦＯＲＭ连续挤压包覆设备［Ｊ］．大连铁道学院学报，１９９６（９）［２］西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团．深入浅出西门子Ｓ７－
ＰＩＤ过程控制模块的情况下，只能自编ＰＩＤ算法的程序。由于采
用的西门子Ｓ７－２００型ＰＬＣ有ＰＩＤ功能指令，所以采用的是第
二种方法。
２．３ＰＩＤ功能指令
Ｓ７－２００型ＰＬＣ中ＣＰＵ提供了８个回路的ＰＩＤ功能，用以实现需要按照ＰＩＤ控制规律进行自动调节的控制任务。ＰＩＤ
功能一般需要模拟量输入，以反映被控制的物理量的实际数值，称为反馈；而用户设定的调节目标值，即为给定。ＰＩＤ运算的任
２００ＰＬＣ［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００３
［３］张万忠，刘明芹．电器与ＰＬＣ控制技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，
２００３
［收稿日期：２００６．７．１０］
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库基于PLC 的收排线机恒张力控制系统的设计(2)在线全文阅读。
相关推荐：