鄭森偉

(閩南理工學(xué)院材料成型及控制工程教研室 福建石獅 362700)

1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一條電鍍生產(chǎn)線通常是有兩臺以上的相關(guān)行車，并且行車自動(dòng)控制的前期是運(yùn)用順序控制器與繼電器，而目前可編程控制器(PLC)是它的主要控件。可編程控制器PLC 控制后的電鍍生產(chǎn)線則更為高效、簡便、穩(wěn)定。并且電鍍生產(chǎn)線使用可編程控制器 PLC 實(shí)施自動(dòng)控制后也能夠把電鍍生產(chǎn)成本大大降低，也能提高生產(chǎn)效率與 產(chǎn)品質(zhì)量，這是電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化的前景。

1.1 鍍鋅生產(chǎn)線的工藝其步驟

鍍鋅生產(chǎn)線的工藝參數(shù)與步驟見如表1所示。

表1 鍍鋅工藝參數(shù)與步驟

2 PLC 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 PLC控制系統(tǒng)組成方案

控制系統(tǒng)PLC其主要包含上、下位2個(gè)重要系統(tǒng)，上位系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)，下位系統(tǒng)是控制系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)詳細(xì)情況如圖1所示。

圖1 PLC控制系統(tǒng)組成方案圖

2.2 PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

對PLC控制系統(tǒng)的電鍍生產(chǎn)線研究過程 ，使用到變頻設(shè)備與電機(jī)，研究中的變頻器參數(shù)與電機(jī)參數(shù)情況可見表2和表3。之后根據(jù)表2與表3中的這些電機(jī)參數(shù)與變頻器參數(shù) ，采用 Matlab 軟件實(shí)施仿真分析可以得出研究結(jié)果。使用 Matlab軟件建構(gòu)模糊控制裝置，亦可運(yùn)用Matlab軟件來編制 addrmf 指令來對其有效地實(shí)現(xiàn)，這過程就包括模糊的輸入量與輸出量，還有其區(qū)間設(shè)定、解模糊的方法、模糊推理以及模糊規(guī)則的修改與增添等等。

表2 變頻器參數(shù)

表3 電機(jī)參數(shù)

如將控制目標(biāo)設(shè)定為電機(jī)轉(zhuǎn)速 1500rmp，那么條件設(shè)置相同下可以對比模糊PID控制器與經(jīng)典PID控制器兩者的控制效果。此外，0.3s的時(shí)候加入了脈沖信號的干擾，可觀察其控制器的抗干擾能力有什么變化。

圖2-圖6分別為：速度跟蹤效果對比、速度跟蹤誤差、kp實(shí)時(shí)變化過程、ki實(shí)時(shí)變化過程、kd實(shí)時(shí)變化過程。

圖2 速度跟蹤效果對比

圖3 速度跟蹤誤差

圖4 kp實(shí)時(shí)變化過程

圖5 ki實(shí)時(shí)變化過程

圖6 kd實(shí)時(shí)變化過程

3 行車速度控制實(shí)測的數(shù)據(jù)研究

使用企業(yè)設(shè)備對行車速度實(shí)施控制效果進(jìn)行有效測試，這過程采集得到行車速度的相關(guān)數(shù)據(jù)，其結(jié)果如圖7和圖8所示。

圖7 行車速度控制實(shí)測數(shù)據(jù)

圖8 行車速度控制實(shí)測數(shù)據(jù)與原系統(tǒng)對比

由采集得到行車速度的相關(guān)數(shù)據(jù)對比研究可得知控制效果，模糊PID控制系統(tǒng)響應(yīng)速度要比普通的 PID 控制模式響應(yīng)速度慢。但普通的PID控制模式對其系統(tǒng)調(diào)節(jié)則需0.3s，才可達(dá)到平穩(wěn)態(tài)，而模糊PID控制系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)時(shí)間則只為0.18s。這兩種控制裝置達(dá)到平穩(wěn)態(tài)之前，普通的PID控制模式需經(jīng)歷很多震蕩，且超調(diào)量較大，而模糊PID控制系統(tǒng)僅需很少次的震蕩，且不需更大的超調(diào)量，同時(shí)模糊PID控制系統(tǒng)的控制精度程度也很高。從抗干擾性能來分析，模糊 PID 控制系統(tǒng)不出現(xiàn)震蕩，過渡很平穩(wěn)，亦能快速進(jìn)入平穩(wěn)態(tài)。

4 結(jié)語

經(jīng)研究可得，根據(jù)西門子300PLC的模糊非常規(guī)的算法與超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力來看，從理論上來分析是能夠?qū)崿F(xiàn)鍍鋅生產(chǎn)電氣自動(dòng)控制的，也能夠?yàn)橛嘘P(guān)企業(yè)創(chuàng)造較為豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，從而使其自動(dòng)控制水平得到有效提升。PLC控制系統(tǒng)鍍鋅生產(chǎn)所有環(huán)節(jié)溫度與行車速度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都能在線顯示，能夠顯示其系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)曲線，并且離線時(shí)也能查其系統(tǒng)在特定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行有關(guān)歷史數(shù)據(jù)。