西门子模块授权代理商S7-1200

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PLC张力控制程序及过程

1. 张力控制过程

  张力检测仪:薄膜越松弛，模拟电压越大，A/D 转换后数字量越大。在图 26-5 中，薄膜越松弛，检测仪测得的模拟电压越大，输入 PLC A/D 模块后，转换的数字量也越大，由此控制收卷电动机的速度。

  假设 A/D 转换后的寄存器为 D900。测定张力正常标准点(A点)的数据，设置在 D800;再测定张力小点(B点)的数据，设置在 D700，D/A 转换数字量设置在 D3000;测定张力正常时的数据，设置在 D3500;再测定张力小时的数据，设置在 D3600。

  图 26-5 张力检测模拟电压与数字量的变换关系

  2. 调节速度的线性方程(见图 26-6)

  在控制过程中:代表速度的数字量为 Y，张力测量值是 ΔX，ΔX=X-X0，其中，X0是张力正常点的数据(标准点数据)，X是当前张力测量值。

  以当前张力测量值与张力标准点数据的差值 ΔX作为自变量，速度(数字量)为被调节量，建立线性方程

  Y = KΔX b (26-1)

  b物理意义是在正常工作点时对应的速度数字量。在这一工作点，测量值为X0，而速度数字量达到Y0，Y0就对应了正常速度值。

  Y0=b，Y=KΔX Y0

  式中，K为斜率，斜率大小表示了调节的强度。斜率越大调节也越大，它根据调节效果确定，可在0.8~1.2 范围内设置。

  图 26-6 张力检测示意图

  3. 测量方法

  1) 电动机速度的测量。在实际测量时，用手动电位器测量实际电压-速度曲线时，加在电位器两端的是给定电压，目测观测的张紧程度就是速度。应至少测定3点，即标准点、大速度点和小速度点。这样得出的曲线是(模拟电压)数字量-速度曲线，只要 PLC程序中给出数字量，就可获得实际速度(张力)。

  2) 张力检测仪的测量。要实际测量张力检测仪的张紧程度一电压(数字量)的关系，也要得出张紧程度一数字量的实际工作曲线，但要注意，这是两组不同的工作曲线，终是要求出 ΔX-Y 曲线，ΔX-Y曲线是人为做出来的，多段折线可构成 ΔX-Y曲线。

  如果张力调节比较复杂，则可以考虑使用多段折线，在不同的区间，使用不同斜率的 ΔX-Y曲线，这样也可以符合复杂的工况。图 26-7 是三段折线控制图，图 26-8 是1段折线对应的 PLC 程序。

  图 26-7 三段式D/A曲线

  从圆滑控制的要求来看:1折线段斜率(角度)为10°-20°，2折线段斜率为25°~35°，3折线段斜率大于45°。

  图26-8 与ΔX-Y曲线对应的PLC 程序

  3) 二次曲线型的调节曲线。如果工况过于复杂，也可以将 ΔX-Y曲线模拟成为二次曲线。图 26-9 是多段逐点模拟的二次曲线型的调节曲线。

  这种曲线的特点是当ΔX在较小的区间时，Y值变化量不大，当ΔX在较大的区间时，Y值上升变化较大

  图26-9 ΔX-Y二次曲线

  小结

  对于大型项目，控制内容较多，在考虑控制方案前应全面了解工作机械的要求，确定周到的控制方案，切忌先钻人某个具体的控制环节而迷失方向。在本项目中，控制对象是生产线的速度，技术难点是张力控制。所以在规划好程序结构及内容后，再具体技术难点。

PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成，如图1所示。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的核心，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。

　　因为PLC本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：

　　（1）输入故障，即操作人员的操作失误；

　　■传感器故障；

　　■执行器故障；

　　■PLC软件故障

　　这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。

　　PLC控制系统的故障诊断方法

　　PLC控制系统故障的宏观诊断

　　故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：

　　■是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。

　　■如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：后检查PLC的CPU是否有故障。

　　■在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。

　　■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因，则可能是系统设计错误，此时要重新检查系统设计，包括硬件设计和软件设计。