PLC與AGC系統在鋁箔板厚度控制中的研究與應用
加入技術(shù)交流群
3．1 系統的軟件設計原理
在進(jìn)行軟件設計之前，需要考慮AGC的功能執行過(guò)程和通信過(guò)程。如圖4所示，系統軟件設計的基礎主要由三部分組成。
(1)觸摸屏用來(lái)實(shí)現實(shí)時(shí)數據、系統狀態(tài)和報警信息的顯示，以及操作人員對軋機參數的設定和修改。
(2)傳感器和伺服系統屬于檢測和執行部分，實(shí)時(shí)采集各種需要的信號并傳入PLC，同時(shí)將PLC輸出的數字信號或模擬信號轉換成傳感器和伺服系統的操作。
(3)PLC則是整個(gè)系統數據交換和處理的中心，主要功能是數據格式轉換、報警判斷、輸出顯示和厚度控制。從模板輸入的數據信號必須轉換成統一數據格式才能參與數據的運算與顯示。此外，設立公共數據區，無(wú)論是操作人員通過(guò)觸摸屏設置的參數，還是傳感器采集的參數，都必須存入公共數據區。數據區設為事件觸發(fā)模式，當AGC控制器或其他運算需要讀寫(xiě)數據時(shí)，事件觸發(fā)之后就可以對數據區的數據進(jìn)行操作。
3．2 軟件設計
系統的軟件設計流程圖如圖5所示，具體可分為自動(dòng)操作和手動(dòng)操作兩部分。
鋁軋機在工作之前，需要先將液壓站的冷水泵和加熱器打開(kāi)，以便降低油溫和均勻^^^化液的溫度。在自動(dòng)操作或手動(dòng)操作之后，必須進(jìn)行調零處理和P-H曲線(xiàn)測試，調零是為了使軋輥充分接觸；P-H曲線(xiàn)測試是為了去掉軋機彈性曲線(xiàn)中的非直線(xiàn)部分，消除軋輥軸承引起的輥縫誤差，避免輥縫差過(guò)大對鋁箔板行造成不良影響。當進(jìn)行輥縫調零和P-H曲線(xiàn)測試時(shí)，FM485通過(guò)壓力傳感器檢測到帶鋁的張力，使液壓缸工作在軋制力閉環(huán)控制方式下。其他情況下，液壓缸一般工作在位置閉環(huán)控制方式下，具體過(guò)程如下：MTS高精度位移傳感器檢測液壓缸的位置，被FM485模板上的絕對值編碼器獲取，然后經(jīng)過(guò)PI算法之后，輸出電壓值到伺服驅動(dòng)，從而完成對液壓缸的位置閉環(huán)控制。
鋁箔的厚度控制過(guò)程具有時(shí)間滯后性、多時(shí)變性和非線(xiàn)性。為解決此問(wèn)題，本系統采取模糊PID控制算法，模糊PID控制適合于多變量、非線(xiàn)性、多擾動(dòng)、強耦合的對象模型難以建立的系統。
模糊PID控制器由三個(gè)主要的環(huán)節組成。
(1)模糊化：模糊化是將模糊控制器輸入量的確定值轉換為相應模糊語(yǔ)言變量值的過(guò)程；
(2)模糊推理：模糊推理包括三個(gè)組成部分：大前提、小前提和結論。大前提是多個(gè)多維模糊條件語(yǔ)句，構成規則庫；小前提是一個(gè)模糊判斷句，稱(chēng)為事實(shí)。以已知的規則庫和輸入變量為依據，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結論的過(guò)程叫做模糊推理；
(3)清晰化：清晰化是將模糊推理后得到的模糊值轉換為用作控制的數字值的過(guò)程，提高了系統的響應速度，并且能夠在最短時(shí)間內獲得較高的控制精度。
模糊PID控制器的控制效果如圖6所示。圖6中PID控制曲線(xiàn)幾乎沒(méi)有超調的過(guò)程，就快速穩定地達到了設定值厚度為O．1 mm，基于模糊控制的PID調節比簡(jiǎn)單的PID調節穩定性高，能夠解決整個(gè)AGC系統對鋁箔控制的時(shí)間滯后問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)實(shí)踐應用，基于PLC和AGC的鋁箔板厚度控制系統在產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了令人滿(mǎn)意的效果。如表1所示，針對厚度為0．1 mm的鋁箔板，AGC控制厚度在20μm范圍內的比例為95％，遠遠高于人工軋制78％的比例，事實(shí)驗證，本方案所采取的模糊PID控制器完全能滿(mǎn)足鋁箔板厚度控制的要求。
4 結語(yǔ)
在實(shí)際使用過(guò)程中，FM458工作穩定可靠，編程功能強大且易于修改維護，并能很好地融入到S7-400的控制系統中。鋁箔厚度在基于S7-400PLC的AGC系統作用下，滿(mǎn)足了預期的效果。具體生產(chǎn)過(guò)程驗證了在鋁軋機上安裝AGC系統提高了軋機精度的同時(shí)，也方便了現場(chǎng)操作人員的人工操作?；赟7-400的AGC系統人機界面友好、維護方便、成本投入低的優(yōu)點(diǎn)，對我國鋁箔生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
西門(mén)子plc相關(guān)文章:西門(mén)子plc視頻教程
評論