PLC與AGC系統(tǒng)在鋁箔板厚度控制中的研究與應用
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3．1 系統(tǒng)的軟件設(shè)計原理
在進行軟件設(shè)計之前，需要考慮AGC的功能執(zhí)行過程和通信過程。如圖4所示，系統(tǒng)軟件設(shè)計的基礎(chǔ)主要由三部分組成。
(1)觸摸屏用來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀態(tài)和報警信息的顯示，以及操作人員對軋機參數(shù)的設(shè)定和修改。
(2)傳感器和伺服系統(tǒng)屬于檢測和執(zhí)行部分，實時采集各種需要的信號并傳入PLC，同時將PLC輸出的數(shù)字信號或模擬信號轉(zhuǎn)換成傳感器和伺服系統(tǒng)的操作。
(3)PLC則是整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換和處理的中心，主要功能是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、報警判斷、輸出顯示和厚度控制。從模板輸入的數(shù)據(jù)信號必須轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式才能參與數(shù)據(jù)的運算與顯示。此外，設(shè)立公共數(shù)據(jù)區(qū)，無論是操作人員通過觸摸屏設(shè)置的參數(shù)，還是傳感器采集的參數(shù)，都必須存入公共數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)為事件觸發(fā)模式，當AGC控制器或其他運算需要讀寫數(shù)據(jù)時，事件觸發(fā)之后就可以對數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)進行操作。
3．2 軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖如圖5所示，具體可分為自動操作和手動操作兩部分。
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，以便降低油溫和均勻^^^化液的溫度。在自動操作或手動操作之后，必須進行調(diào)零處理和P-H曲線測試，調(diào)零是為了使軋輥充分接觸；P-H曲線測試是為了去掉軋機彈性曲線中的非直線部分，消除軋輥軸承引起的輥縫誤差，避免輥縫差過大對鋁箔板行造成不良影響。當進行輥縫調(diào)零和P-H曲線測試時，F(xiàn)M485通過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PI算法之后，輸出電壓值到伺服驅(qū)動，從而完成對液壓缸的位置閉環(huán)控制。
鋁箔的厚度控制過程具有時間滯后性、多時變性和非線性。為解決此問題，本系統(tǒng)采取模糊PID控制算法，模糊PID控制適合于多變量、非線性、多擾動、強耦合的對象模型難以建立的系統(tǒng)。
模糊PID控制器由三個主要的環(huán)節(jié)組成。
(1)模糊化：模糊化是將模糊控制器輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應模糊語言變量值的過程；
(2)模糊推理：模糊推理包括三個組成部分：大前提、小前提和結(jié)論。大前提是多個多維模糊條件語句，構(gòu)成規(guī)則庫；小前提是一個模糊判斷句，稱為事實。以已知的規(guī)則庫和輸入變量為依據(jù)，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結(jié)論的過程叫做模糊推理；
(3)清晰化：清晰化是將模糊推理后得到的模糊值轉(zhuǎn)換為用作控制的數(shù)字值的過程，提高了系統(tǒng)的響應速度，并且能夠在最短時間內(nèi)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控制曲線幾乎沒有超調(diào)的過程，就快速穩(wěn)定地達到了設(shè)定值厚度為O．1 mm，基于模糊控制的PID調(diào)節(jié)比簡單的PID調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高，能夠解決整個AGC系統(tǒng)對鋁箔控制的時間滯后問題。
經(jīng)過實踐應用，基于PLC和AGC的鋁箔板厚度控制系統(tǒng)在產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得了令人滿意的效果。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(nèi)的比例為95％，遠遠高于人工軋制78％的比例，事實驗證，本方案所采取的模糊PID控制器完全能滿足鋁箔板厚度控制的要求。
4 結(jié)語
在實際使用過程中，F(xiàn)M458工作穩(wěn)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(tǒng)中。鋁箔厚度在基于S7-400PLC的AGC系統(tǒng)作用下，滿足了預期的效果。具體生產(chǎn)過程驗證了在鋁軋機上安裝AGC系統(tǒng)提高了軋機精度的同時，也方便了現(xiàn)場操作人員的人工操作?；赟7-400的AGC系統(tǒng)人機界面友好、維護方便、成本投入低的優(yōu)點，對我國鋁箔生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的社會效益和經(jīng)濟效益。
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