PLC在電磁感應加熱造紙烘缸中的應用
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3 PLC軟件及控制算法
3．1 PLC編程軟件及通訊
對于SIEMENS S7-200系列PLC，西門(mén)子公司提供了Windows平臺下的編程軟件Micro／Win step7，包含完整的國際化支持，可以使用完全的中英文界面進(jìn)行操作，降低了使用的難度。Micro／Win step7軟件有以下特點(diǎn)：a．Step7-Micro／WIN是在Windows平臺下運行的SIMATIC S7-200PLC編程軟件，簡(jiǎn)單、易學(xué)、能夠解決復雜的自動(dòng)化任務(wù)；b．適用于SIMATIC S7-200PLC機型軟件編程；c．支持IL、LAD、FBD三種編程語(yǔ)言，可以在三者之間相互切換；d．程序塊具有密碼保護功能；e．提供軟件幫助你調試和測試你的程序，它包括監視S7-200用戶(hù)正在執行的程序狀態(tài)，為S7-200指定進(jìn)行程序的掃描次數，強制變量值等；f．指令向導功能：PID自整定界面，PLC內置脈沖輸出(PTO)，脈寬調制(PWM)，指令向導，數據記錄向導，配方向導等；g．支持TD200和TD200C文本顯示界面。 Step7-Micro／Win編程軟件通過(guò)支持協(xié)議的編程電纜進(jìn)行通訊、上傳、下載程序，是最簡(jiǎn)單，最經(jīng)濟的通訊方式。
3．2 串級PI D控制
造紙生產(chǎn)中，烘缸最重要的參數是烘缸表面工作溫度T，它直接影響到成品紙的質(zhì)量。由于溫度T有延遲大、升溫慢、慣性大等特點(diǎn)，較難控制。因此，在設計中采用串級控制，它主要有以下的一些特點(diǎn)：
(1)副回路所受的干擾，當還沒(méi)有影響到被控量時(shí)，就得到副回路的有效控制；
(2)副回路中的參數變化，由副回路給予控制，對被控制量的影響大大減弱；
(3)副回路的慣性由副回路給予調節，因而提高了整個(gè)系統的響應速度。
串級控制控制框圖如3所示，外環(huán)的控制對象為溫度T，內環(huán)控制對象為負載電路的輸出電流IO。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/163581.htm
在烘缸座架上安裝紅外線(xiàn)溫度探頭，將溫度信號轉化為電信號采集到PLC模塊中，在程序中經(jīng)過(guò)平滑濾波等步驟得到烘缸表面的平均溫度TO。TO與設定溫度 Tsp 比較，其差值作為PID模塊的輸入，經(jīng)過(guò)以上介紹的PID算法計算后，輸出信號用來(lái)調整負載電路加熱電流IO的設定值Isp。實(shí)際加熱電流經(jīng)過(guò)互感線(xiàn)圈采集到PLC模擬量模塊，與I sp比較后作為內環(huán)PID模塊的輸入，計算后由PLC輸出一個(gè)4～20 mA的控制電流來(lái)調節功率輸出。整個(gè)系統中的各個(gè)變化量，比如溫度T、加熱電流大小IO、控制信號毫安數、烘缸轉速等數據顯示在TD200的屏幕上，操作員可以清楚看到這些變量的實(shí)時(shí)變化情況，并可通過(guò)設定溫度T的給定值、加熱電流的給定值自動(dòng)或半自動(dòng)地調整加熱功率。
3．3 TD200交互界面及控制面板
在生產(chǎn)過(guò)程中，由于生產(chǎn)工藝參數的改變，因此需要改變溫度的設定值等參數，同時(shí)，為了更好地實(shí)施監控，需要了解各個(gè)相關(guān)的參數。TD200通過(guò)自帶的線(xiàn)纜和CPU模塊串口相連接，不需要額外的外加電源，它可以顯示多種語(yǔ)言，CPU運行時(shí)，組態(tài)好的TD200屏幕上可以顯示數字或CPU中變量的實(shí)時(shí)值，還可以通過(guò)編程組態(tài)方式及直接的方式更改TD200上變量的值。
3．4 編程注意事項
在PLC程序的設計中，要特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)因為線(xiàn)圈在某一時(shí)刻只能加熱烘缸表面的某一個(gè)部分，如果烘缸不轉動(dòng)，則會(huì )造成烘缸缸體局部過(guò)熱，嚴重時(shí)造成缸體變形損壞。因此在程序中要對加熱啟動(dòng)進(jìn)行保護，判斷烘缸轉速大于某一速度，條件滿(mǎn)足才能啟動(dòng)加熱。
（2）線(xiàn)圈位于烘缸罩內部，隨烘缸一起升降。線(xiàn)圈與缸體的距離影響到線(xiàn)圈電感量L值的大小。生產(chǎn)中由于卷紙的需要，經(jīng)常要抬起烘缸罩，在程序中要加上保護，檢測到烘缸被抬起，要馬上停止加熱。
（3）啟動(dòng)和停止加熱的時(shí)候，功率變化較大，對電網(wǎng)的沖擊很大。在控制程序中，要限制輸出功率的變化率。啟動(dòng)和停止的過(guò)程中，控制程序要緩慢地提高設定功率或者緩慢地減小功率直到完全停止。
4 總結
本文從電磁感應加熱電源的原理及組成、烘缸的結構、造紙加熱生產(chǎn)線(xiàn)的工藝、PLC控制系統的組成、PID控制算法等幾個(gè)方面對造紙用電磁感應加熱烘缸做了全面細致的描述。在對原有蒸汽加熱烘缸改造的基礎上，開(kāi)發(fā)出一套操作方便、節能高效的電磁烘缸加熱系統，在滿(mǎn)足原有的“紙張去濕率”的前提下，達到更好的烘干效果。與原有系統相比，去濕率提高20~30%，節能40~50%，有明顯的經(jīng)濟效益；減少了廠(chǎng)房占地面積，基本上無(wú)污染，有加溫速度快、操作方便等特點(diǎn)。
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