基于plc攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于PLC攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著我國(guó)十二五規(guī)劃的進(jìn)一步推進(jìn)，國(guó)家對(duì)各項(xiàng)根底設(shè)施投資力度的進(jìn)一步加大，市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)刨花板的需求將進(jìn)一步提高。為此，如何提供優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)、性能可靠、節(jié)能環(huán)保、維護(hù)方便的刨花板生產(chǎn)設(shè)備，已成了設(shè)備廠商急需解決的問題。本文應(yīng)用了西門子S7-300系列PLC完成該系統(tǒng)刨花拌膠、攪拌控制。攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的刨花由螺旋給料機(jī)供應(yīng)，壓力傳感器檢測(cè)刨花量。膠由膠泵抽給，電磁流量計(jì)檢測(cè)膠流量；刨花和膠按一定的比例送到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后將混合料供應(yīng)下一道工序蒸壓成型。要求刨花量和膠流量恒定，并有一定的比例關(guān)系。雙軸攪拌機(jī)采用雙軸對(duì)向攪拌，攪拌機(jī)的噴膠器使膠呈霧狀噴射到刨花中。該系統(tǒng)配備的混膠器可以使固化劑與膠在其中混合，而不是把固化劑加到調(diào)膠罐中。本系統(tǒng)具有攪拌均勻、施膠量低等功能。調(diào)膠系統(tǒng)采用PLC集中控制，PLC根據(jù)各部傳感器得到刨花的重量、含水率，來調(diào)整施膠量的固體含量。使施膠后的刨花含水率控制在理想的狀態(tài)上。這樣的優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)線臨時(shí)停機(jī)時(shí)，可以防止膠的浪費(fèi)。因此，為企業(yè)及國(guó)家節(jié)省了大量的資金和生產(chǎn)原料。關(guān)鍵詞：PLC；PID；S7-300；變頻器TheDesignOftheMixerControlSystemBasedonPLCABSTRACTAsthe12thfive-yearplanisfurtheron,thestategoesonincreasingtheinfrastructureinvestment,andthemarketwillneedthemorehigh-classparticleboard.Sohowtoprovidecheap,reliableperformance,energysavingandeasymaintenanceparticleboardproductionequipmentneedstoberesolved.SiemensPLCapplicationseriess7-300seriesistocompletethesystemcontrol.PC.Mixercontrolsystembytwo-stagespiralfeedersuppliespressuresensordetectionprocesses,quantity.Bygluepumpstoglue,gluewithelectromagneticflowmetertestflow;Particleandgluetoatacertainratetostirthemixer,andthenwillmixingsupplyaprocessunderautoclavetoshape.Paringquantityandplasticflow,andacertainconstantrelationshipofscale.Dualaxlemixerusedformixing,blendertofurtherthesprayadhesiveglueisanhazysprayintotheparticle.Therubbermixingsystemequippedwiththemachinecanmakecuringagentandtherubberinthemixof,ratherthanthecuringagentaddedtothegluetank.Thissystemhasastirwell,gluelowquantityfunction.AdjustablegluesystemUSESPLCcentralizedcontrol,PLCaccordingtogettheweightofeachsensorpre-press,moisturecontent,toadjusttheamountofgluesolidcontent.Makeglueofmoisturecontentinpre-pressaftercontrolidealstate.Suchadvantagesinproductionlineistemporary,canavoidgluewhenstopwaste.Therefore,theenterpriseandgovernmenttosavealotofmoneyanrawmaterial.keywords：PLC；PID；S7-300；FrequencyConverter目錄摘要IABSTRACTII目錄III1緒論12攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)概述42.1PLC技術(shù)概述4可編程控制器4PLC的結(jié)構(gòu)52.1.3PLC的特點(diǎn)6PLC的根本功能72.1.5PLC軟件系統(tǒng)8PLC的開展趨勢(shì)9變頻器簡(jiǎn)介92.3西門子S7-300軟件概述92.3.1西門子S7-300系列PLC的一般特性92.3.2西門子S7-300系列PLC的根本硬件組成112.3.3(西門子S7-300編程軟件)143攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案16控制系統(tǒng)的工藝過程及控制要求16系統(tǒng)的控制方案17基于PLC的拌膠機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)19施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn)19拌膠機(jī)比照傳統(tǒng)拌膠系統(tǒng)特點(diǎn)194攪拌機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)204.1PLC的選型20控制系統(tǒng)的儀表選用215攪拌控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)23可編程控制器在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用23PID控制器的數(shù)字化23回路輸入輸出變量的轉(zhuǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化265.2攪拌機(jī)系統(tǒng)程序流程圖26總結(jié)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄:程序311緒論刨花板又叫微粒板、蔗渣板，由木材或其他木質(zhì)纖維素材料制成的碎料，施加膠粘劑后在熱力和壓力作用下膠合成的人造板。又稱碎料板。主要用于家具和建筑工業(yè)及火車、汽車車廂制造。刨花板是將木材加工剩余物、小徑木、木屑等物切削成一定規(guī)格的碎片，經(jīng)過枯燥，拌以膠料，硬化劑、防水劑等，在一定的溫度、壓力下壓制成而成的。定向刨花板是刨花板新品種之一，刨花鋪裝成型時(shí)，將攪拌刨花板按其纖維方向縱行排列，從而壓制成的刨花板。這種刨花板的形狀要求長(zhǎng)寬比擬大，而厚度比普通刨花板的刨花略厚。定向鋪將的方法有機(jī)械定向和靜電定向。前者適用于大刨花定向鋪裝，后者適用于細(xì)小刨花定向鋪裝。定向刨花板外表覆以鋸末、碎屑等細(xì)料，芯部充以定向刨花的結(jié)構(gòu)板材。該板為五層結(jié)構(gòu)：上下兩表層細(xì)料，中間兩層縱向定向刨花，芯層橫向定向刨花。板坯可在連續(xù)式多頭成型機(jī)上一次鋪裝。可作板式家具的承載構(gòu)件〔側(cè)主板、擱板等〕。由于定向刨花板在某一方向具有較高強(qiáng)度的特點(diǎn)，可以按照膠合板的構(gòu)成原理，使定向的表層刨花與定向的芯層刨花互相垂直交錯(cuò)，形成三層以至五層結(jié)構(gòu)定向刨花板。其性能與膠合板相似，常代替膠合板做結(jié)構(gòu)材使用。這是一種新型結(jié)構(gòu)板，在充分利用小徑材、速生材，提高木材利用率等方面，有其廣闊的前景[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速開展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化程度的要求越來越高，對(duì)工業(yè)控制的方便性，高效性及準(zhǔn)確性提出了更高的要求。隨動(dòng)系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中重要的控制環(huán)節(jié)，所謂的隨動(dòng)系統(tǒng)是指當(dāng)某參數(shù)量的變化規(guī)律為無法預(yù)先確定的時(shí)間函數(shù)時(shí)，其被控量能夠以一定的精度跟隨參量變化的控制系統(tǒng)，它在化工、冶金、輕工等行業(yè)的控制系統(tǒng)中廣泛存在。PC或PLC即可編程序控制器，是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)根底上開展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備，具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來，國(guó)內(nèi)在PC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的開展也很快，除許多從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越多的采用PC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器、接觸器控制系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化的小型PC性能也根本到達(dá)同類國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。目前PC已廣泛用于冶金、化工、輕工、電力、建筑、交通、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)。隨著PLC功能模塊及控制指令的完善，在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中替代了常規(guī)的繼電器件及儀表控制，使隨動(dòng)系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，靈活，且故障率低，因此以PLC為核心的隨動(dòng)系統(tǒng)到了越來越廣泛的應(yīng)用。工剩余物、小徑木、木屑等切削成一定規(guī)格的碎片，經(jīng)過枯燥、拌以膠料、硬化劑、防水劑，在一定的溫度下壓制而成的一種人造板材。論文在簡(jiǎn)單介紹PLC的根底上，通過分析控制系統(tǒng)的要求，采用了PLC的功能模塊，設(shè)計(jì)了以PLC為核心的隨動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制均采用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的PLC控制的攪拌機(jī)控制系統(tǒng)[2]。本文設(shè)計(jì)的是雙軸拌膠機(jī)的拌膠控制系統(tǒng)，采用雙軸對(duì)向攪拌，拌膠機(jī)的噴膠器使膠呈霧狀噴射到刨花中。該系統(tǒng)配備的混交器可以是固化劑與膠在其中混合，而不是把固化劑添加到調(diào)膠罐中。調(diào)膠系統(tǒng)采用微機(jī)集中控制，微機(jī)根據(jù)各部傳感器得到刨花的重量、含水率，來調(diào)整施膠量的固體含量。使施膠后的刨花含水率控制在理想狀態(tài)上。普通刨花板的強(qiáng)度沒有同規(guī)格的膠合板強(qiáng)度高，但制造膠合板所使用的原木質(zhì)量要求較高，并且木材利用率較低。因此，在刨花板生產(chǎn)中開辟了一個(gè)新的分支，這就是采用特殊的加工工藝，用細(xì)徑劣質(zhì)材制造出具有定向結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度新型刨花板，即定向刨花板。定向刨花板〔OrientedStrandBoard,縮寫OSB〕是20世紀(jì)70年代在歐美開展起來的一種新型木質(zhì)人造板材，它以小徑材、間伐材、木芯等為原料，通過專用設(shè)備加工成長(zhǎng)40mm—100mm、寬5mm—20mm、厚的長(zhǎng)條刨花，再經(jīng)枯燥、施膠、鋪裝、熱壓成型的一種人造板。定向刨花板在我國(guó)生產(chǎn)和銷售約有十年時(shí)間，但開展速度比擬緩慢，而在歐洲、北美、韓國(guó)、日本等地開展迅速，具有較大的市場(chǎng)。OSB的生產(chǎn)工藝過程為：小徑木運(yùn)入工廠→貯存于楞場(chǎng)→圓筒式剝皮機(jī)→金屬探測(cè)→沖洗→刨片→濕刨花料倉(cāng)→氣流式圓筒枯燥機(jī)→圓綱篩選機(jī)→面層和芯層干料倉(cāng)→定量秤→滾筒式攪拌機(jī)→定向鋪裝線→〔截?cái)唷场鷻z測(cè)→熱壓→〔截?cái)唷场?鋸邊)→冷卻→(砂光)→檢驗(yàn)→包裝入庫(kù)。定向刨花板的特點(diǎn)：1、原料來源廣，價(jià)格低定向刨花板的原料主要為軟質(zhì)針葉材、闊葉材的小徑木、撫育間伐材等，如桉樹、杉木、楊木間伐材等，來源廣泛，價(jià)格一般在每立方米250-350元。在天然林資源日益匱乏、大徑材減少的情況下，人造板的原料將逐漸轉(zhuǎn)向依靠人工速生林以及對(duì)小徑材的充分利用，定向刨花板符合這種趨勢(shì)。2、產(chǎn)品性能優(yōu)良定向刨花板保持了木材縱向強(qiáng)度大、尺寸穩(wěn)定性高的天然優(yōu)越性，同時(shí)克服了木材的某些先天缺乏，如幅面小、有節(jié)疤缺陷等。定向結(jié)構(gòu)刨花板線膨脹系數(shù)小，穩(wěn)定性好，握釘力較高，縱向抗彎強(qiáng)度比橫向抗彎強(qiáng)度高得多，可用作結(jié)構(gòu)材料。3、產(chǎn)品用途廣泛從加工性能、加工質(zhì)量、使用壽命、經(jīng)濟(jì)效益等方面衡量，定向結(jié)構(gòu)刨花板是家具制造、室內(nèi)裝修的理想材料；在車船制造等方面，定向刨花板也能得到很好的使用，可用于車廂壁板、地板、隔板等；定向刨花板還可用于包裝板、音箱、箱包的內(nèi)襯板、工藝品等[3]。2攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)概述2.1PLC的技術(shù)概述2可編程控制器可編程控制器簡(jiǎn)稱PC〔英文全稱：ProgrammableController〕，是計(jì)算機(jī)家族中的一員。于上個(gè)世紀(jì)中后葉被創(chuàng)造后，在機(jī)床、各種流水線的輸送機(jī)械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設(shè)備的電氣控制方面得到了廣泛的應(yīng)用。它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC〔英文全稱：ProgrammableLogicController〕和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)〔PC〕相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。1987年國(guó)際電工委員會(huì)〔InternationalElectricalCommittee〕公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì)。〞它具有功能強(qiáng)大、使用可靠、維修簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能和數(shù)字式控制，而且要實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設(shè)計(jì)繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)升級(jí)，而且易發(fā)故障，維修復(fù)雜，現(xiàn)在已被大中型設(shè)備的控制系統(tǒng)所拋棄。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍開展，PLC也不斷得到完善和強(qiáng)大，同時(shí)它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過我們還是習(xí)慣簡(jiǎn)稱這種裝置為PLC。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在1987年2月通過了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)。〞2PLC的結(jié)構(gòu)1、中央處理單元(CPU)PLC的CPU與通用微機(jī)的CPU一樣，是PLC的核心局部，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查詢現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的各種信號(hào)狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過程狀態(tài)存放器或數(shù)據(jù)存放器中；診斷電源及PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等；在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路；分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比擬和變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)存放器的內(nèi)容，再由輸出狀態(tài)存放器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)存放器的有關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通信等功能。以上這些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。2、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器〔簡(jiǎn)稱內(nèi)存〕，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器〔RAM〕和只讀存儲(chǔ)器〔ROM〕。一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶程序存儲(chǔ)器。PLC配有系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，分別用以存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用EPROM；用戶程序存儲(chǔ)器用作存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，假設(shè)程序不經(jīng)常修改，也可寫入到EPROM中；存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能由用戶直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶程序存儲(chǔ)器。3、PLC電源PLC電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。無論是小型的PLC，還是中、大型的PLC其電源的性能都是一樣的，均能對(duì)PLC內(nèi)部的所有器件提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的直流電源。一般交流電壓波動(dòng)在正負(fù)10%(15%)之間，因此可以直接將PLC接入到交流電網(wǎng)上去。4、輸入/輸出〔I/O〕模塊I/O模塊是CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平和輸出驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊供用戶選用。I/O模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級(jí)濾波等措施。5、編程器編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過接口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話。編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。簡(jiǎn)易型編程器只能在線編程，它通過一個(gè)專用接口與PLC連接。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠(yuǎn)離PLC插到現(xiàn)場(chǎng)控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的編程語言和方法也較多。圖3.1PLC結(jié)構(gòu)圖2.1.3PLC的特點(diǎn)1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。2、硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5、體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備[4]。2PLC的根本功能1、邏輯控制功能邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是PLC的最根本功能之一。PLC設(shè)置有“與〞〔AND〕、“或〞〔OR〕、“非〞〔NOT〕等邏輯指令，利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場(chǎng)〔開關(guān)、按扭或其他傳感器〕的狀態(tài)，按照指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象〔電磁閥、電機(jī)等〕。2、定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是PLC的最根本的功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，其功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。3、計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是PLC的最根本功能之一。PLC為用戶提供了許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)〔計(jì)數(shù)值到〕，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。4、數(shù)據(jù)處理功能PLC大局部都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比擬、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作。5、回路控制功能有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，可以方便地完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。6、監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可對(duì)PLC有關(guān)局部的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。7、停電記憶功能PLC內(nèi)部的局部存儲(chǔ)器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件〔如備用電池等〕，以保證斷電后這局部存儲(chǔ)器中的信息能夠長(zhǎng)期保存。利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持PLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作根底上繼續(xù)工作。8、故障診斷功能PLC可以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤那么自動(dòng)中止運(yùn)行。PLC的故障自診斷功能，大大提高了PLC控制系統(tǒng)的平安性和可維護(hù)性。2.1.5PLC軟件系統(tǒng)PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。1、系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接存取，故也不需要用戶干預(yù)。2、用戶程序用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到PLC內(nèi)存。小型PLC的用戶程序比擬簡(jiǎn)單，不需要分段，而是順序編制的。大中型PLC的用戶程序很長(zhǎng)，也比擬復(fù)雜，為使用戶程序編制簡(jiǎn)單清晰，可按功能結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序劃分成各個(gè)程序模塊。按模塊結(jié)構(gòu)組成的用戶程序，每個(gè)模塊用來解決一個(gè)確定的技術(shù)功能，能使很長(zhǎng)的程序編制得易于理解，還使得程序的調(diào)試和修改變得很容易。2PLC的開展趨勢(shì)由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)需求的多樣性，PLC的開展方向如下：1、產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向開展大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)開展，增加了配置的靈活性，降低了本錢。2、PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛。3、不斷加強(qiáng)通訊功能。4、新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。5、編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及軟件，用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。6、開展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。7、追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。2.2變頻器簡(jiǎn)介變頻器〔Variable-frequencyDrive，VFD〕是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流〔交流變直流〕、濾波、逆變〔直流變交流〕、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來到達(dá)改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而到達(dá)節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。2.3西門子S7-300軟件概述2.3.1西門子S7-300系列PLC的一般特性S7-300由多種模塊部件組成，各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。S7-300有各種不同性能檔次的CPU可供使用。S7-300的指令集包含350多條指令，包括了位指令，比擬指令，定時(shí)指令，計(jì)數(shù)指令，整點(diǎn)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

繼電.接觸器控制系統(tǒng)使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連接線路比擬繁雜，且觸點(diǎn)通斷時(shí)有可能產(chǎn)生電弧和機(jī)械磨損，影響其壽命，可靠性差。PLC中采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路，比機(jī)械觸點(diǎn)繼電器的可靠性要高。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中都采用了先進(jìn)技術(shù)以提高可靠性和抗干擾能力。比方，用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電.接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器和時(shí)間繼電器，只剩下少量的I／O硬件，將觸點(diǎn)因接觸不良造成的故障大大減小，提高了可靠性；所有礬〕接口電路都采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路進(jìn)行電氣隔離；增加自診斷、糾錯(cuò)等功能，使其在惡劣工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可靠性、抗干擾能力提高了。

2、靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)

繼電-接觸器控制系統(tǒng)由繼電器等低壓電器采用硬件接線實(shí)現(xiàn)，連接線路比擬繁雜，而且每個(gè)繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目有限，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，需改變線路的連接，所以繼電.接觸器控制系統(tǒng)的靈活性、擴(kuò)展性差；而由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)，只需在PLC的端子上接入相應(yīng)的控制線即可，減少了接線，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，有時(shí)只需編程器在線或離線修改程序，就能實(shí)現(xiàn)其控制要求。PLC內(nèi)部有現(xiàn)成大量的編程元件，能進(jìn)行邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，假設(shè)元件不夠時(shí)，只需加上相應(yīng)的擴(kuò)展單元即可，因此PLC控制系統(tǒng)的靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)。

3、控制速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)

繼電-接觸器控制系統(tǒng)是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)控制的，其觸點(diǎn)的動(dòng)斷速度一般在幾十毫秒，影響控制速度，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC控制系統(tǒng)由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，一般執(zhí)行一條用戶指令只需幾微秒，PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。4、延時(shí)調(diào)整方便，精度較高

繼電-接觸器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是通過時(shí)間繼電器來完成的，而時(shí)間繼電器的延時(shí)調(diào)整不方便，且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，延時(shí)精度不高。PLC控制系統(tǒng)的延時(shí)是通過內(nèi)部時(shí)間元件來完成的，不受環(huán)境溫度和濕度的影響，定時(shí)元件的延時(shí)時(shí)間只需改變定時(shí)參數(shù)即可調(diào)整，因此其定時(shí)精度較高。

5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝快，維修方便

繼電-接觸器實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)，維修比擬麻煩。PLC使用軟件編程取代繼電.接觸器中的硬件接線而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，使安裝接線工作量減小，現(xiàn)場(chǎng)施工與控制程序的設(shè)計(jì)還可同時(shí)進(jìn)行，周期短、調(diào)試快。PLC具有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能，對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示，假設(shè)控制系統(tǒng)有故障時(shí)，工作人員通過它即可迅速查出故障原因，及時(shí)排除故障[7]。2.3.2西門子S7-300系列PLC的根本硬件組成1、S7-300系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)局部：〔1〕、信號(hào)處理模塊；〔2〕、接口模塊；〔3〕、功能模塊；〔4〕、CPU中央處理器；〔5〕、通訊處理器；〔6〕、通訊網(wǎng)卡；〔7〕、工程師、操作員站和操作屏。2、硬件詳細(xì)介紹〔1〕信號(hào)處理模塊信號(hào)處理模塊主要分為四類：開關(guān)量輸入DI、開關(guān)量輸出DO、模擬量輸入AI、模擬量輸出AO〔2〕接口模塊接口模塊主要用于連接多機(jī)架的PLC系統(tǒng)，即一個(gè)S7-300PLC系統(tǒng)的信號(hào)模塊如果超過8塊，就必須配置接口模塊進(jìn)行擴(kuò)展。經(jīng)常使用的接口模塊名稱和性能IM360/IM361接口模塊是最為理想的擴(kuò)展方案；IM360插入到CR〔中央機(jī)架，CPU所在的機(jī)架〕；IM361插入到ER〔擴(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展信號(hào)模塊所在的機(jī)架〕；使用IM360/IM361接口模塊最多可以擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架，既一個(gè)傳統(tǒng)的PLC系統(tǒng)最多處理32個(gè)信號(hào)模塊；〔3〕功能模塊計(jì)數(shù)器模塊：可直接連接增量編碼器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、單向和循環(huán)記數(shù)；步進(jìn)電機(jī)控制模塊：和步進(jìn)電機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定位任務(wù)；PID控制模塊:實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和流量等的死循環(huán)控制?！?〕CPU中央處理器S7-300總共有多種不同的CPU；CPU312IFM，帶集成的數(shù)字輸入/輸出的緊湊型；CPU，用于帶或不帶模擬量的小系統(tǒng)，最多8個(gè)模塊；CPU313用于有更多程序設(shè)計(jì)要求的小型設(shè)備；CPU314IFM，帶有集成的數(shù)字和模擬輸入/輸出的緊湊型CPU；CPU314用于安裝中等規(guī)模的程序以及中等指令執(zhí)行速度的程序；CPU315/315-2DP用于要求中到大規(guī)模的程序和通過PROFIBUS-DP進(jìn)行分布式配置的設(shè)備；CPU316用于有大量程序設(shè)計(jì)要求的設(shè)備；CPU318-2用于有要求極大規(guī)模的程序和通過PROFIBUS-DP進(jìn)行分布式配置的設(shè)備最新推出的313C等?！?〕通訊處理器常用的通訊處理器包括：PROFIBUS-DP處理器、PROFIBUS-FMS處理器和工業(yè)以太網(wǎng)處理器；PROFIBUS-DP處理器名稱：CP342-5；用于連接SIEMENSS7-300和PROFIBUS-DP的主/從的接口模塊；通過PROFIBUS簡(jiǎn)單的進(jìn)行配置和編程；支持的通訊協(xié)議：PROFIBUS-DP、S7通訊功能、PG\OP通訊；傳輸率：9.6~12Mbit/s自由選擇；主要用于和ET200子站配合,組成分布式I/O系統(tǒng)；PROFIBUS-FMS處理器名稱：CP343-5；用于連接SIEMENSS7-300和PROFIBUS-FMS的接口模塊；通過PROFIBUS簡(jiǎn)單的進(jìn)行配置和編程；支持的通訊協(xié)議：PROFIBUS-FMS、S7通訊功能、PG\OP通訊；傳輸率：自由選擇；主要用于和操作員站的連接；工業(yè)以太網(wǎng)處理器名稱：CP343-1；用于連接SIEMENSS7-300和工業(yè)以太網(wǎng)接口模塊；10/100Mbit/s全雙工,自動(dòng)切換。接口連接:RJ45、AUI。支持的通訊協(xié)議：ISO、TCP/IP通訊協(xié)議;和S7通訊、PG\OP通訊，主要用于和操作員站的連接?！?〕通訊網(wǎng)卡PC-ADAPTER用于PC的串口和PLC的MPI口直接連接；CP5611通訊卡,支持MPI協(xié)議、PROFIBUS-DP協(xié)議、S7connections；用于工程師站\；操作員站和PLC的多點(diǎn)連接；CP5613通訊卡,支持MPI協(xié)議、PROFIBUS-DP協(xié)議、S7connections；用于工程師站\；操作員站和PLC的多點(diǎn)連接；CP1613通訊卡，支持ISO協(xié)議、TCP/IP協(xié)議、S7connections；用于工程師站\操作；員站和PLC的多點(diǎn)連接；CP5412A2通訊卡，支持PROFIBUSFMS協(xié)議；用于工程師站\操作員站和PLC的多點(diǎn)連接；〔7〕工程師站、操作員站和操作屏一臺(tái)裝有STEP7軟件的PC我們就稱之為工程師站，其主要完成系統(tǒng)硬件和組態(tài)、符；號(hào)編輯以及程序編程等任務(wù)；硬件配置：用于對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)和模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；網(wǎng)絡(luò)通訊：用于配置MPI、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸；符號(hào)編輯：用于定義符號(hào)名稱、數(shù)據(jù)類型和注釋，將物理地址名稱化；程序編程：三種編程語言可供選用；語句表〔STL〕、梯形圖〔LAD〕、功能塊圖〔FBD〕；一臺(tái)裝有WINCC軟件的PC我們就稱之為操作員站，其主要完成操作員站畫面組態(tài)、變量連接、系統(tǒng)報(bào)警、變量曲線生成等功能[8]。2.3.3(西門子S7-300編程軟件)使用STEP7軟件可對(duì)S7-300進(jìn)行編程。而且，能簡(jiǎn)單方便地將S7-300全部功能加以利用。STEP7包含了自動(dòng)化工程中從工程的啟動(dòng)，實(shí)施到測(cè)試以及效勞，每一階段所需的全部功能。1、硬件要求能夠運(yùn)行所需操作系統(tǒng)的編程器〔PG〕或者PC。PG是專門為在工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)的PC機(jī)。它已經(jīng)預(yù)裝了包括STEP7在內(nèi)的，用于SIMATICPLC組態(tài)，編程所需的軟件。CPU:主頻600MHz以上。RAM：256MB內(nèi)存〔推薦512MB〕。剩余硬盤空間：300-600MB〔視安裝選項(xiàng)不同而定〕。顯示設(shè)備：XGA，支持1024*768分辨率，16bit以上彩色深度。2、軟件要求STEP7-可以安裝在以下操作系統(tǒng)平臺(tái)上；MicrosoftWindows2000〔至少需SP3〕MicrosoftWindowsXP〔至少需SP1〕上訴操作系統(tǒng)需要安裝〔或以上〕版本。軟件界面圖3.3攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案3.1控制系統(tǒng)的工藝過程及控制要求定向刨花板生產(chǎn)工藝：普通刨花板是以小徑木、枝椏材、木材加工剩余物、非木質(zhì)農(nóng)作物剩余物等為原料，經(jīng)刨花制備、枯燥、鋪裝成型熱壓等工段而制成的一種人造板。產(chǎn)品可用于家具、建筑、包裝、車輛和船舶內(nèi)部裝修，以及經(jīng)二次加工可制作飾面刨花板等等。

以下是各工段工藝流程的簡(jiǎn)單說明：

1、備料工段刨花板生產(chǎn)線原料經(jīng)削片、篩選后送到木片料倉(cāng)進(jìn)行過渡儲(chǔ)存。木片經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到刨片機(jī)中進(jìn)行刨花制備，制備后的刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到濕刨花料倉(cāng)中進(jìn)行過渡儲(chǔ)存。

2、枯燥分選打磨工段濕刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)送到轉(zhuǎn)子式刨花枯燥機(jī)進(jìn)行枯燥，經(jīng)過枯燥的刨花通過刨花分選〔篩選〕合格的芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)被送往芯層干刨花料倉(cāng)過渡儲(chǔ)存。過大的刨花經(jīng)打磨機(jī)打磨后被送往表層干刨花料倉(cāng)過渡儲(chǔ)存。

3、調(diào)膠樹膠施膠工段合格的表芯層干刨花經(jīng)運(yùn)輸機(jī)、刨花計(jì)量料倉(cāng)分別計(jì)量后送到拌膠機(jī)中，同時(shí)調(diào)供膠工段將工藝所要求的膠液送到拌膠機(jī)中，刨花和膠液在表芯層拌膠機(jī)的充分?jǐn)嚢柘拢?/p>

到達(dá)均勻混合充分施膠的效果。

4、鋪裝熱壓成型工段(年產(chǎn)3萬以上生產(chǎn)線〕施膠后的刨花經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)送至機(jī)械分級(jí)鋪裝機(jī)，由機(jī)械分級(jí)鋪裝機(jī)組鋪裝出均勻平整的板坯。板坯經(jīng)永磁除

鐵器、預(yù)壓機(jī)、縱向鋸邊機(jī)、橫截鋸、加速運(yùn)輸機(jī)、稱重

運(yùn)輸機(jī)和儲(chǔ)存運(yùn)輸機(jī)、裝板運(yùn)輸機(jī)等工序送到裝板機(jī)的裝

機(jī)吊籠中，由裝機(jī)吊籠將板坯送到多層熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓

成型，經(jīng)多層熱壓機(jī)熱壓成型的毛板同時(shí)由裝板小車托盤推到卸板機(jī)中。

5、后處理工段停留在卸板機(jī)中的毛板經(jīng)卸板運(yùn)輸機(jī)送至冷卻進(jìn)板運(yùn)輸機(jī)，由冷卻進(jìn)板運(yùn)輸機(jī)送到?jīng)霭鍣C(jī)中進(jìn)行冷卻。在涼板機(jī)中停留〔冷卻〕后的毛板由冷卻出板運(yùn)輸機(jī)送到縱橫裁邊截?cái)鄼C(jī)進(jìn)行裁邊分割，最后經(jīng)干板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至升降臺(tái)堆垛。

6、后期加工主要包括對(duì)從熱壓機(jī)中取出的板材進(jìn)行冷卻、裁邊、砂光、檢驗(yàn)、分等、修補(bǔ)等加工。冷卻處理可在封閉的裝置內(nèi)采用強(qiáng)制通風(fēng)的方法，也可用自然通風(fēng)冷卻。目前常用的冷卻設(shè)備是星形冷卻器。裁邊就是將毛邊板鋸成符合尺寸要求的成品，使用的設(shè)備多為縱橫聯(lián)合鋸邊機(jī)。砂光能夠減少板的厚度公差，消除板面缺陷，使板面光潔，便于使用和進(jìn)行外表裝飾。目前多用寬帶式砂光機(jī)進(jìn)行砂光處理。砂光后的板材經(jīng)過分等、檢驗(yàn)，對(duì)裂縫、鼓泡等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)后，就可送入成品倉(cāng)庫(kù)。刨花由螺旋給料機(jī)供應(yīng)，壓力傳感器檢測(cè)刨花量。膠由膠泵抽給，用電磁流量計(jì)檢測(cè)膠流量；刨花和膠要按一定的比率送到攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后將混料供應(yīng)下一道工序蒸壓成型。其工藝流程如下圖。圖3.1工藝流程圖系統(tǒng)要求刨花量和膠量恒定，并有一定的比例關(guān)系，即膠量隨刨花量的變化而變化，精度要求小于3%[4]。3.2系統(tǒng)的控制方案根據(jù)控制要求，刨花系統(tǒng)的特點(diǎn)是刨花形態(tài)的質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，刨削體積刨花的單位能耗低，自動(dòng)化程度高，操作維修方便，平安可靠性高，是理想的高品質(zhì)刨花制備設(shè)備。在PID控制中，積分控制的特點(diǎn)是：只要還有余差〔即剩余的控制偏差〕存在，積分控制就按部就班地逐漸增加控制作用，直到余差消失。所以積分的效果比擬緩慢，除特殊情況外，作為根本控制作用，緩不救急。微分控制的特點(diǎn)是：盡管實(shí)際測(cè)量值還比設(shè)定值低，但其快速上揚(yáng)的沖勢(shì)需要及早加以抑制，否那么，等到實(shí)際值超過設(shè)定值再作反響就晚了，這就是微分控制施展身手的地方了。作為根本控制使用，微分控制只看趨勢(shì)，不看具體數(shù)值所在，所以最理想的情況也就是把實(shí)際值穩(wěn)定下來，但穩(wěn)定在什么地方就要看你的運(yùn)氣了，所以微分控制也不能作為根本控制作用。比例控制沒有這些問題，比例控制的反響快，穩(wěn)定性好，是最根本的控制作用，積分、微分控制是比照例控制起增強(qiáng)作用的，極少單獨(dú)使用。在實(shí)際使用中比例和積分一般一起使用，比例承當(dāng)主要的控制作用，積分幫助消除余差。微分只有在被控對(duì)象反響緩慢，需要在開始有所反響時(shí)，及早補(bǔ)償，才予以采用。只用比例和微分的情況很少見。刨花回路采用比例控制，膠回路采用PI控制，其控制原理框圖如圖3.2所示。選擇開關(guān)SA用于隨動(dòng)方式/膠設(shè)定方式的轉(zhuǎn)換。圖3.2控制原理框圖本文設(shè)計(jì)的攪拌控制系統(tǒng)采用的是電磁流量計(jì)、壓力傳感器和智能電動(dòng)執(zhí)行器。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問題,如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。優(yōu)點(diǎn):1、測(cè)量通道是段光滑直管,不會(huì)阻塞,適用于測(cè)量含固體顆粒的液固二相流體，如紙漿、泥漿、污水等；2、不產(chǎn)生流量檢測(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好；3、所測(cè)得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響；4、流量范圍大，口徑范圍寬；5、可應(yīng)用腐蝕性流體。缺點(diǎn):1、不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品；2、不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；3、不能用于較高溫度[5]。3.3基于PLC的拌膠機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)3施膠機(jī)具有如下主要特點(diǎn)1、采用螺旋進(jìn)料，保證先進(jìn)料先施膠，后進(jìn)料后施膠，防止有些刨花重復(fù)施膠；2、改良了冷卻系統(tǒng)，上、下殼體和中軸無不流動(dòng)死角，冷卻均勻；3、低速攪拌，不使刨花破損；4、改良了注膠位置和方式，保證施膠均勻；

設(shè)備特別適用于施膠量少的麥秸桿生產(chǎn)線和保證刨花形態(tài)的定向刨花板生產(chǎn)線，對(duì)原刨花生產(chǎn)線也可以做到在保證同等物理力學(xué)性能的根底上，施膠量降低8%3拌膠機(jī)比照傳統(tǒng)拌膠系統(tǒng)特點(diǎn)1、樹脂消耗量減少5～8%；2、比照前一代攪拌機(jī)有更好的板子技術(shù)性能；3、穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)；4、一周清理一次攪拌機(jī)；5、減小邊緣速度使得機(jī)器磨損減少50%；6、幾乎不因?yàn)榛旌隙茐呐倩ㄐ螒B(tài)[6]。4攪拌機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)\o"返回頁首"PLC的選型攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有7個(gè)，其中用于啟動(dòng)、停止、隨動(dòng)3個(gè)開關(guān)量信號(hào)，其中刨花設(shè)定、壓力傳感器、膠設(shè)定、電磁流量計(jì)為4個(gè)模擬量信號(hào)；輸出信號(hào)有兩個(gè)，用以驅(qū)動(dòng)膠泵電機(jī)調(diào)速器及螺旋給料機(jī)驅(qū)動(dòng)器2兩個(gè)模擬量輸出信號(hào)。所以選用西門子S7-300系列PLCCPU-312作為控制器，根據(jù)系統(tǒng)工藝需求，得出數(shù)字量輸入輸出地址分配表，。表數(shù)字量輸入\輸出地址分配表序號(hào)變量號(hào)變量名備注1系統(tǒng)啟動(dòng)2系統(tǒng)停止3隨動(dòng)切換閉合式隨動(dòng)投入4變頻器1啟動(dòng)指示5變頻器2啟動(dòng)指示6刨花機(jī)變頻器1啟動(dòng)7膠水泵變頻器2啟動(dòng)根據(jù)I/O信號(hào)的數(shù)量、類型以及控制要求，選擇CPU-312及SM323〔8DI/8DO〕和SM334〔AI4/AO2x12位。表4.2模擬量輸入\輸出地址分配表序號(hào)變量號(hào)變量名備注1AIW272刨花給定量設(shè)定2AIW274壓力傳感器3AIW276膠水給定量4AIW278流量計(jì)5AQW272刨花機(jī)變頻器6AQW274膠泵變頻器表攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊統(tǒng)計(jì)表控制系統(tǒng)的儀表選用表攪拌機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的表儀表選用儀表名稱儀表特點(diǎn)EJA110A差壓變送器用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4-20mADC的電流信號(hào)輸出。EJA110A也可以通過BRAIN手操器或CENTUMCS/μXL或HART275手操器相互通訊，通過它們進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控等。E-mag電磁流量計(jì)測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響

低頻或多頻方波勵(lì)磁、功耗小、零點(diǎn)穩(wěn)定、低流速特性優(yōu)越

可雙向測(cè)量，具有雙向電流，雙向脈沖

多種流量顯示、空管檢測(cè)、過程自動(dòng)診斷

抗干擾性強(qiáng)，EMC〔電磁兼容性〕指標(biāo)符合BS6667及EN50081-1標(biāo)準(zhǔn)

使用壽命長(zhǎng)，無故障運(yùn)行時(shí)間20000小時(shí)

防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP68，水下沉浸10米

多種通訊方式，通訊接口配置有RS232、RS485、HART、ProfibusDP和ProfibusPA1、流量計(jì)在攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的選用流量計(jì)的選用,攪拌機(jī)控制系統(tǒng)主要測(cè)量膠的流量。攪拌機(jī)用的膠屬于腐蝕性介質(zhì),屬于粘稠液體。所以選擇了電磁流量計(jì)[9]。2、壓力傳感器在攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的選用壓力傳感器的選用，攪拌機(jī)控制系統(tǒng)主要測(cè)量刨花的重量。用壓力間接的測(cè)量刨花的重量。所以選用差壓變送器[10]。3、變頻器在液體攪拌機(jī)上的應(yīng)用〔1〕、攪拌機(jī)的配置及運(yùn)用攪拌機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)均是按使用工況的要求考慮一定余量的，而攪拌機(jī)在實(shí)際使用過程中，那么不一定要在最大轉(zhuǎn)速下工作，有很多時(shí)間都可以工作在非滿載狀態(tài)；傳統(tǒng)的攪拌機(jī)通常不進(jìn)行調(diào)節(jié)或采用機(jī)械方式調(diào)速；機(jī)械方式調(diào)速會(huì)增大攪拌機(jī)的損耗，同時(shí)會(huì)使攪拌機(jī)工作在波動(dòng)狀態(tài)，也使攪拌機(jī)設(shè)備工作在“大馬拉小車〞的狀態(tài)，很不經(jīng)濟(jì)?！?〕、攪拌機(jī)變頻方案：根據(jù)攪拌機(jī)配置及運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)，通常是在攪拌機(jī)上加裝設(shè)一套范用型的變頻器調(diào)速裝置；保存攪拌機(jī)原工頻系統(tǒng)，并與攪拌機(jī)的變頻系統(tǒng)互為備用可相互切換使用，工頻與變頻之間設(shè)聯(lián)鎖?！?〕、攪拌機(jī)變頻調(diào)速裝置的功能及優(yōu)點(diǎn)：a、攪拌機(jī)變頻節(jié)能裝置為開環(huán)調(diào)節(jié)；b、軟啟動(dòng)方式可減小啟動(dòng)沖擊電流；c、變頻器帶有智能保護(hù)，故障時(shí)可自動(dòng)停機(jī)；d、可根據(jù)不同的工藝采用不同的轉(zhuǎn)速；e、通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能：因?yàn)閿嚢铏C(jī)的電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速方式下運(yùn)行時(shí)的功率與其轉(zhuǎn)速的特性與泵類負(fù)載相似，即其運(yùn)行功率與其轉(zhuǎn)速〔頻率〕的三次方成正比，粘度高的該比例會(huì)有所下降〔一般會(huì)介于二次方與三次方之間〕。故使用變頻器方式調(diào)速時(shí)還會(huì)獲得很可觀的節(jié)電率。5攪拌控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可編程控制器在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，用閉環(huán)控制方式來控制溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，無論是使用模擬控制器的模擬控制系統(tǒng)還是使用計(jì)算機(jī)〔包括可編程序控制器〕的數(shù)字控制系統(tǒng)，PID控制〔即比例積分微分控制〕都得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)镻ID控制有以下的優(yōu)點(diǎn)：1、不需要求出控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。至今為止，由于非線性和時(shí)變性，很難求出許多業(yè)控制對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因?yàn)椴荒苁褂米詣?dòng)控制理論中的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于這一類系統(tǒng)，使用PID控制可以得到比擬滿意的效果。2、PID控制器的結(jié)構(gòu)典型，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，參數(shù)調(diào)整方便。3、有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)對(duì)象的具體情況，可以采用各種PID控制的變種和改良的控制方式，如PI、PD、帶死區(qū)的PID、積分別離PID、變速積分PID等。隨著智能控制技術(shù)的開展，PID控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)PID控制器的參數(shù)自整定，使PID控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。用可編程控制器對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制時(shí)，可采用以下幾種方法：1、使用PID過程控制模塊這種模塊的PID控制程序是可編程序控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。但是這種模塊的價(jià)格昂貴，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。2、用自編的程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制有的可編程序控制器沒有PID過程控制模塊和PID控制用的功能指令，有時(shí)雖然可以使用PID控制指令，但是希望采用某種改良的PID控制算法。在上述情況下，都需要用戶自己編制PID控制程序[7]。PID控制器的數(shù)字化典型的PID模擬控制系統(tǒng)如圖()所示。圖中sp(t)是給定值，pv(t)為反響量，c(t)為系統(tǒng)輸出量，PID控制器的輸入輸出關(guān)系式為：(5.1)即輸出=比例項(xiàng)+積分項(xiàng)+微分項(xiàng)+輸出的初始值，(5.1)式中，M(t)是控制器的輸出，誤差信號(hào)e(t)=sp(t)-pv(t)，Minitial是回路輸出的初始值，Kc是PID回路的增益，Ti和Td分別是積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)。式)中等號(hào)右邊前3項(xiàng)分別是比例、積分、微分局部，它們分別與誤差、誤差的積分和微分成比。如果取其中的一項(xiàng)或兩項(xiàng)，可以組成P、PD或PI控制器。需要較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和較高的穩(wěn)態(tài)精度時(shí)，可以選用PI控制方式；控制對(duì)象的慣性滯后較大時(shí)，應(yīng)選擇PID控制方式。計(jì)算機(jī)模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖()所示，虛線局部在可編程控制器內(nèi)。圖中的sp(t)、pv(t)、e(t)、M(n)均為第n次采樣時(shí)的數(shù)字量，pv(t)、m(t)、c(t)為模擬量。假設(shè)采樣周期為Ts，系統(tǒng)開始運(yùn)行的時(shí)間為t=0，用巨型積分來近似精確積分，用差分近似精確微分，將式〔〕離散化，第次采樣時(shí)控制器的輸出為：〔5.2〕式中，e(n)是第n次采樣時(shí)的誤差值，e(n-1)是第n-1次采樣時(shí)的誤差值，Kc、Ki和Kd分別是PID回路的增益、積分項(xiàng)的系數(shù)和微分項(xiàng)的系數(shù)。將式〔〕化簡(jiǎn)為式，每一次計(jì)算只需要保存上一次的誤差e(n-1)和上一次的積分項(xiàng)MX：〔5.3〕CPU實(shí)際使用的改良型PID算法的算式為：〔5.4〕式中右邊3項(xiàng)依次是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)。〔1〕比例項(xiàng)〔5.5〕SP(t)M(t)C(t)PV(t)PID調(diào)節(jié)SP(t)M(t)C(t)PV(t)PID調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制對(duì)象測(cè)量元件圖模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制對(duì)象測(cè)量元件PID調(diào)節(jié)器D/AA/D圖計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖〔2〕積分項(xiàng)積分項(xiàng)與誤差的累加和成正比，其計(jì)算公式為：〔5.6〕式中，Ts是采樣時(shí)間隔，Ti是積分時(shí)間常數(shù)，MX是前面所有積分項(xiàng)之和。每次計(jì)算出后，需要用它去更新MXn在第一次計(jì)算時(shí)MXn的初值為控制器的初值Minitial?！?〕微分項(xiàng)微分項(xiàng)MD與誤差的變化率成正比，其計(jì)算式為：〔5.7〕為了防止給定值變化引起的微分局部的跳變，可另給定值不便(SPn=SPn-1),微分項(xiàng)的算式變?yōu)椋骸?.8〕為了下一次計(jì)算，必須保存過程變量PVn-1,而不是保存誤差。初始化時(shí)令