压力采集模块 - 基于台达PLC的乳化机自动控制系统设计

　　实现将压力仪表的interwetten与威廉的赔率体系 电压信号转化为PLC可以识别的数字量信号，压力表的信号通过PLC的AD(DVP-04AD-H)模拟量输入模块采样到PLC中。

　　(2)温度采集模块

　　油相锅、水相锅和乳化锅的使用铂电极(Pt100)测量温度，采用三线制接法。信号通过PLC的TM(DVP-04PT-H)PT100模块采样到PLC中。

　　(3)连锁保护模块

　　设置硬件和软件双重安全连锁装置，保证乳化锅在抽真空的过程中不能打开锅盖，液压站也不能启动。

　　2.3 PLC容量选择

　　乳化机控制系统的I/O点数分析见表1。

　　表1 I/O点数分析表

　　2.4 变频器的选择及通信

　　乳化机系统有主搅拌电机1个，均质电机1个，液压站电机1个，真空泵1个，功率均为KW级，对于电能的消耗大，由于变频器具有调速节能和软启动节能的作用，因此考虑选择用变频器。

　　本系统中选用台达VFD-M和B系列的变频器。根据人机界面上控制的转速设定，输出4～20mA的信号以调节电机的转速，变频器的运行需要和PLC进行MODBUS通信来确定是否启动或停止。

　　3 控制系统的软件设计

　　3.1 软件设计的基本要求

　　操作功能主要是方便操作，需要人机对话界面。系统的规模越大，自动化程度越高，要求也越复杂，比如下拉式菜单设计、趋势报警、I/O信息的显示以及有关数据、表格的更新存储和输出等。图4为设计的乳化锅人机界面。

　
　图4 乳化锅人机界面

　　3.2 I/O信号及数据结构分析

　　工业现场的检测信号是多种多样的，有模拟量也有开关量，PLC就以这些现场的数据作为对被控对象进行控制的源信息。通过对PLC的工作现场数据进行分析，确定了每一个I/O信号的地址。

　　依据生产过程从前至后，I/O点数由小到大的原则把I/O信号集中编址。部分I/O信号的分配见表2。

　　表2 I/O信号的分配表

　　乳化机的温度控制系统是以三个锅的温度为被控制参数，冷却水流量为控制参数的回路控制。由于锅温系统是具有大滞后和时变性的系统，被调量不能及时反映系统受到的扰动，调节器的动作需经过一定的滞后时间才能影响被调量，经常会引起系统的响应超调过大或发生振荡，导致系统过渡到其他操作状态，用常规PID控制很难得到满意的控制结果。

　　本控制系统采用台达公司的DVP48EH00R系列的PLC为核心部件，实现恒温控制，控制系统的原理框图如图5所示。

　　
图5 控制系统结构图

　　PLC根据采集的信号计算出偏差e(t)和偏差变化率ec(t)，按照模糊PID的控制规则计算控制量u(t)，并输出控制量u(t)。经过PLC的D/A转换，变成4～20mA的电流信号，送到调节阀来调节蒸汽或者冷却水的流量，实现系统温度的智能控制。

　　4 总结

　　本文采用台达PLC、HMI、变频器设计了一套均质机自动控制系统，开发成本低、操作方便，能够实现在线监视、控制和警报。目前控制系统运行良好，显著提高了乳化控制系统的自动化程度，降低了控制系统的超调量，减少系统运行时间，有效降低乳化机能耗。