PLC在電磁感應(yīng)加熱造紙烘缸中的應(yīng)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：a．Step7-Micro／WIN是在Windows平臺下運行的SIMATIC S7-200PLC編程軟件，簡單、易學(xué)、能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)；b．適用于SIMATIC S7-200PLC機型軟件編程；c．支持IL、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間相互切換；d．程序塊具有密碼保護(hù)功能；e．提供軟件幫助你調(diào)試和測試你的程序，它包括監(jiān)視S7-200用戶正在執(zhí)行的程序狀態(tài)，為S7-200指定進(jìn)行程序的掃描次數(shù)，強制變量值等；f．指令向?qū)Чδ埽篜ID自整定界面，PLC內(nèi)置脈沖輸出(PTO)，脈寬調(diào)制(PWM)，指令向?qū)?，?shù)據(jù)記錄向?qū)?，配方向?qū)У?；g．支持TD200和TD200C文本顯示界面。 Step7-Micro／Win編程軟件通過支持協(xié)議的編程電纜進(jìn)行通訊、上傳、下載程序，是最簡單，最經(jīng)濟(jì)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(shù)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，較難控制。因此，在設(shè)計中采用串級控制，它主要有以下的一些特點：
(1)副回路所受的干擾，當(dāng)還沒有影響到被控量時，就得到副回路的有效控制；
(2)副回路中的參數(shù)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(diào)節(jié)，因而提高了整個系統(tǒng)的響應(yīng)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(nèi)環(huán)控制對象為負(fù)載電路的輸出電流IO。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163581.htm
在烘缸座架上安裝紅外線溫度探頭，將溫度信號轉(zhuǎn)化為電信號采集到PLC模塊中，在程序中經(jīng)過平滑濾波等步驟得到烘缸表面的平均溫度TO。TO與設(shè)定溫度 Tsp 比較，其差值作為PID模塊的輸入，經(jīng)過以上介紹的PID算法計算后，輸出信號用來調(diào)整負(fù)載電路加熱電流IO的設(shè)定值Isp。實際加熱電流經(jīng)過互感線圈采集到PLC模擬量模塊，與I sp比較后作為內(nèi)環(huán)PID模塊的輸入，計算后由PLC輸出一個4～20 mA的控制電流來調(diào)節(jié)功率輸出。整個系統(tǒng)中的各個變化量，比如溫度T、加熱電流大小IO、控制信號毫安數(shù)、烘缸轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)顯示在TD200的屏幕上，操作員可以清楚看到這些變量的實時變化情況，并可通過設(shè)定溫度T的給定值、加熱電流的給定值自動或半自動地調(diào)整加熱功率。
3．3 TD200交互界面及控制面板
在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝參數(shù)的改變，因此需要改變溫度的設(shè)定值等參數(shù)，同時，為了更好地實施監(jiān)控，需要了解各個相關(guān)的參數(shù)。TD200通過自帶的線纜和CPU模塊串口相連接，不需要額外的外加電源，它可以顯示多種語言，CPU運行時，組態(tài)好的TD200屏幕上可以顯示數(shù)字或CPU中變量的實時值，還可以通過編程組態(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(shè)計中，要特別注意以下幾個問題：
(1)因為線圈在某一時刻只能加熱烘缸表面的某一個部分，如果烘缸不轉(zhuǎn)動，則會造成烘缸缸體局部過熱，嚴(yán)重時造成缸體變形損壞。因此在程序中要對加熱啟動進(jìn)行保護(hù)，判斷烘缸轉(zhuǎn)速大于某一速度，條件滿足才能啟動加熱。
（2）線圈位于烘缸罩內(nèi)部，隨烘缸一起升降。線圈與缸體的距離影響到線圈電感量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(hù)，檢測到烘缸被抬起，要馬上停止加熱。
（3）啟動和停止加熱的時候，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。啟動和停止的過程中，控制程序要緩慢地提高設(shè)定功率或者緩慢地減小功率直到完全停止。
4 總結(jié)
本文從電磁感應(yīng)加熱電源的原理及組成、烘缸的結(jié)構(gòu)、造紙加熱生產(chǎn)線的工藝、PLC控制系統(tǒng)的組成、PID控制算法等幾個方面對造紙用電磁感應(yīng)加熱烘缸做了全面細(xì)致的描述。在對原有蒸汽加熱烘缸改造的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套操作方便、節(jié)能高效的電磁烘缸加熱系統(tǒng)，在滿足原有的“紙張去濕率”的前提下，達(dá)到更好的烘干效果。與原有系統(tǒng)相比，去濕率提高20~30%，節(jié)能40~50%，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；減少了廠房占地面積，基本上無污染，有加溫速度快、操作方便等特點。
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