Page 58 - 《橡塑技术与装备》2019年16期（8月下半月塑料）
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橡塑技术与装备（塑料）                            CHINA RUBBER/PLASTICS  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT (PLASTICS)

             硬件采用以下所列配置。                                           主程序。除了调用子程序的作用外，还实现了液
                （1）西门子公司 PLC  S7-1200 系列 CPU    6ES7           压泵启动停止、液压站报警保护、调距动作给定及调
             214-1AG40-0XB0、模拟量输入（A/D）模块  6ES7                 距动作保护等功能。
             231-4HD32-0XB0 和模拟量输出（D/A）模块  6ES7                    数 据的 标 准 化子 程 序。由 于 各 个传 感 器 变送 输
             232-4HD32-0XB0。                                   出的是 4~20  mA 电信号，通过模拟量输入模块进入
                （2）西门子公司人机界面 KTP700  Basic  PN，                PLC 后以 0~27  648 的数字形式存在，只有进行相应
             PROFINET 通讯线，TIA Portal V15 编程软件。                 的数据处理才能表达实际意义和应用到特定的程序中
                （3) 图 尔 克 位移 传 感 器 LIP200P0-025LM0-            去 ；同时调距给定动作要通过模拟量输出模块转化为
             LIU5X3-H1151，国内知名品牌压力传感器和伺服阀。                     4~20  mA 电信号到伺服阀 ；另外触摸屏的设定值亦要
             2.2 控制程序                                          经过相应的数据处理才能在对应的程序中使用。
                 控制程序主要分为 HMI（人机界面）程序和 PLC                         手动 / 自动子程序。手动是为了方便日常维护，
             程序两个部分，   它们都是由 TIA  Portal V15 编程软件              自动是正常工作时的状态。手动时，采用流量开环控
             开发的，两者之间采用的通讯方式是 PROFINET，可                       制，增加辊距需要给定伺服阀正的动作方向和开度，
             以实现数据的快速交换。                                       使调距油缸拉回实现上升动作 ；减小辊距需要给定伺
             2.2.1 HMI（人机界面）                                   服阀负的动作方向和开度，使调距油缸推出实现下降。
                 HMI（人机界面）采用的是西门子公司产品，型                        自动时，在辊距的设定值与辊距的实际值差别较大的
             号是 KTP700  Basic  PN，它的功能有两方面，一方面                 情况，亦采用流量开环控制，程序会根据两者的差值
             是显示辊距实际值、油缸压力值、伺服阀输出值、急                           自动判断调整伺服阀的动作方向和开度大小，向着减
             停状态、液压站各个电磁阀工作状态及报警保护信息                           小差值绝对值的趋势动作，当两者差值为零时或差值
             等 ；另一方面是向 PLC 控制器给定动作，动作包括自                       绝对值较小时，切入 PID 闭环程序控制伺服阀实现油
             动时辊距设定、液压站启动 / 停止、手动增加 / 减小辊                      缸有杆腔的快速补油泄油，进而实现精准控制，使系
             距值和手动 / 自动切换等。人机界面的使用能够使操                         统在设定状态下运行。值得注意的是，无论手动或自
             作者更加直观的了解调距系统的工作状态且易于操作，                          动状态，当左右两侧的实际值差别较大时会禁止动作
             同时能够使维修者更迅速的找到调距系统的故障点方                           趋势大的一侧动作。
             便维修。工作状态及设定画面如图 2。                                    PID 智能调节子程序。若要实现精准控制辊距，
                                                               PID 控制算法是必不可少的一部分，S7-1200PLC 工
                                                               艺对象中提供了完善的 PID 回路控制指令，可直接
                                                               为控制对象组态（如图 3），在此调距系统中，辊距
                                                               设定值为图 2 中的 Setpoint，辊距实际值为图 2 中
                                                               的 Input，两者数据类型皆为实数，图 2 中 Output 为
                                                               PID 控制输出到伺服阀的值。虽然 PID 回路控制指
                                                               令已经模块化，但不意味着所有控制系统都是一成不
                                                               变的，当设定值与实际值产生偏差时，控制器会立即
                         图 2 工作状态及设定画面                         起作用，使被控对象朝着减小偏差的趋势变化，其中
             2.2.2 S7-1200 PLC 程序                              比例控制 P 决定调节的灵敏度，P 越小控制的灵敏度
                 此调距系统之所以采用西门子 S7-1200 系列小型                    越高，但是 P 过小过大都不适合，过小会导致系统震
             可编程控制器，是考虑到此控制器完全能够满足中小                           荡，过大会导致系统超调增大使动态性能变差 ；积分
             型自动化的系统需求，且控制器和人机界面高效协调，                          控制 I 有利于消除稳态误差， I 越小消除稳态误差越快，
             同时具有强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性，这                           但是 I 过小则会导致系统产生等幅震荡现象，过大则
             些都使调距系统功能的实现更方便。为了控制程序更                           导致被控对象动态响应差使闭环系统不稳定 ；微分控
             具有条理性及便于执行性，在主程序之外设计了三个                           制 D 根据偏差的变化趋势进行预调节，增加微分时间
             子程序，分别在主程序中调用运行。                                  可以加快系统动态响应，减小系统超调量，但同时也

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