北?；厥瘴鏖T子PLC模塊

時(shí)間：2023-07-04作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：22

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3.1控制系統(tǒng)基本原理

該系統(tǒng)主要由硬件和控制軟件兩部分組成，其中硬件部分包含可編程控制器(本方案PLC選用三菱公司的FX2N-80MT)及其配套的A/D模塊、通訊模塊、接力器行程測(cè)量組件(選用磁感應(yīng)高精度、高速脈沖輸出)、信號(hào)功率放大板、液壓比例閥、電源、操作開關(guān)、按鈕以及信號(hào)燈等組成;其系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖一所示。軟件由三菱公司配套可在WINDOWS下編程的FXGP-WIN-C開發(fā)而得。系統(tǒng)的基本控制策略如下：整個(gè)系統(tǒng)可視為以位移量偏差為負(fù)反饋的閉環(huán)電液隨動(dòng)系統(tǒng)，在多只接力器不同步的情況下，以其中一只為基準(zhǔn)，在給定的啟、閉規(guī)律基礎(chǔ)上按經(jīng)典PI控制算法，產(chǎn)生控制量作用到液壓比例閥上，液壓比例閥控制油流量大小校正發(fā)生的不同步的偏差以保證各油缸的同步運(yùn)行，其基本控制原理框圖如圖二所示

3.2各部分工作元器件特性3.2.1控制運(yùn)算部件PLC及其各功能模塊
PLC(FX2N-80MT)是整個(gè)系統(tǒng)的**控制部件，其豐富齊備的控制運(yùn)算指令、優(yōu)越的性能、現(xiàn)場(chǎng)編程調(diào)試的方便已成為實(shí)現(xiàn)各種控制的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備。其主要性能指標(biāo)有：運(yùn)算速度： 0.08uS/步(基本指令)， 1.52uS—數(shù)100uS(應(yīng)用指令);用戶程序內(nèi)存容量：16K，系統(tǒng)程序內(nèi)存容量：8K;應(yīng)用指令：128種 298個(gè);輸入口：5組每組8個(gè)，其中高速記數(shù)口8個(gè)(X000—X007);響應(yīng)速度：8個(gè)點(diǎn)合計(jì)小于等于20KHZ，自帶電源容量：24V600mA;輸入電源：AC/DC170V—250V。各功能模塊：1)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD：用于接收壓力傳感器輸出的4-20mA電流信號(hào)，將其變?yōu)镻LC程序可用的0-1000的十進(jìn)制數(shù)。其性能指標(biāo)如下：功耗：DC5V30mA，模擬量輸入范圍：電壓DC-10V--+10V大-15V--+15V(輸入阻抗200K)，電流DC-20mA--+20mA大-32mA—+32mA(輸入阻抗250)，;輸出數(shù)字范圍：-2047--+2047;分辨率：電壓5mV，電流20uA;線性度：±1%F.S，采樣速度：普通通道15mS，高速通道：6mS;3)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FX2N-2DA：將PLC運(yùn)算得到的控制量數(shù)值轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸入到比例閥放大板控制液壓比例閥。其性能指標(biāo)如下：DC5V30mA,數(shù)值輸入范圍：-2047— +2047;模擬量電壓輸出： -10V— +10V，線性度：±1%F.S，分辨率：電壓5mV(10V×1/2000)，轉(zhuǎn)化速度：普通通道18mS，高速通道：3.5mS;


3.2.2測(cè)量部件：位移傳感器
選用美國(guó)MTS Temposonics III(PB/PH)非接觸式位移傳感器
原理：由詢問信號(hào)的電流脈沖所產(chǎn)生的磁場(chǎng)(沿波導(dǎo)管運(yùn)行)與位置磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)，然后計(jì)算這個(gè)信號(hào)被探測(cè)所需的時(shí)間周期，便能換算出準(zhǔn)確的位置。
性能及指標(biāo)：分辨率：2um;響應(yīng)速度：比其他測(cè)量方式：快4到20倍;提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)字SSI CANBUS PROFIBUS DEVICENET;符合歐洲CE規(guī)格
3.2.3執(zhí)行部件:比例閥(包括放大板)
此環(huán)節(jié)是電氣控制信號(hào)與機(jī)械液壓系統(tǒng)連接的關(guān)鍵部分，直接影響到控制系統(tǒng)性能的發(fā)揮，所以選用德國(guó)REXROTH的VT5005帶閥芯位置反饋的自動(dòng)式比例方向控制閥，其放大電路技術(shù)數(shù)據(jù)如下：電源電壓DC24V，功率50VA，控制電壓±9V，大輸出電流：2.2A。
3.2.4操作顯示終端
本系統(tǒng)選用三菱的GOT940觸摸操作顯示終端，其畫面可通過(guò)配套的GT-DESIGE軟件制作并通過(guò)**通訊電纜AC30R-9SS與PC機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及調(diào)試。安裝此顯示終端可豐富人機(jī)界面，同時(shí)監(jiān)視多個(gè)參數(shù)，對(duì)即時(shí)分析筒閥開啟、關(guān)閉的運(yùn)行狀態(tài)提供方便。
3.3、控制策略
利用三菱PLC豐富的指令編制控制程序，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及不斷完善、優(yōu)化控制程序具有重大意義。整個(gè)控制程序的流程框圖如圖三所示。
3.3.1具有啟閉運(yùn)動(dòng)規(guī)律的調(diào)節(jié)給定量
圓形筒閥在啟閉過(guò)程中，根據(jù)其安裝結(jié)構(gòu)及位置可知：在運(yùn)動(dòng)到全行程的中間段時(shí)，各缸允許發(fā)生的偏差小，為了保證液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，可將給定量降低，放慢筒閥運(yùn)行速度。在動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程中，為了控制蝸殼水壓上升率，筒閥關(guān)閉速度可分段進(jìn)行設(shè)置。其他啟閉規(guī)律可在筒閥的運(yùn)行實(shí)踐中總結(jié)得到，通過(guò)編制具有啟閉運(yùn)動(dòng)規(guī)律的調(diào)節(jié)給定量實(shí)現(xiàn)。

3.3.2基準(zhǔn)缸判斷
把每一次開關(guān)動(dòng)作完成后的慢及行程小的一缸作為下一次筒閥啟閉運(yùn)行的基準(zhǔn)缸，因?yàn)榇烁醉憫?yīng)調(diào)節(jié)量的能力弱，讓它只接收固定的給定輸出，調(diào)節(jié)其它缸的輸出量以適應(yīng)基準(zhǔn)缸。
3.3.3油壓參與調(diào)節(jié)
當(dāng)某缸油壓上升速率**過(guò)設(shè)定值，說(shuō)明此油缸側(cè)運(yùn)動(dòng)受卡阻，此時(shí)應(yīng)降低基準(zhǔn)缸的給定值，使系統(tǒng)調(diào)節(jié)變得較加平緩，順利完成啟閉操作。
3.3.4保護(hù)及信號(hào)設(shè)置
油缸油壓或四油缸油壓之間的差值**過(guò)某一整定值油壓保護(hù)動(dòng)作;鏈條張力過(guò)載保護(hù)通過(guò)行程開關(guān)接點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整;全開、全關(guān)極限位置也是在相應(yīng)位置安裝行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)。為了防止油路系統(tǒng)的油垂效應(yīng)，在臨近全開、全關(guān)位置時(shí)減小比例閥開度，并延時(shí)返回開啟和關(guān)閉中間繼電器?，F(xiàn)場(chǎng)控制柜裝設(shè)有以下信號(hào)：全開、全關(guān)、中間位置、1#-6#鏈條張力過(guò)載。
3.3.5相關(guān)參數(shù)顯示
因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)控制柜安裝了操作顯示終端，通過(guò)PLC算術(shù)指令的運(yùn)算可以得到多個(gè)有關(guān)筒閥運(yùn)行的參數(shù)并在一個(gè)畫面內(nèi)顯示，如各缸的行程、各缸比例閥閥芯位置反饋電壓、比例閥閥芯位置(占各閥全開的百分比)、油壓、運(yùn)行速度、筒閥下滑、每次開關(guān)經(jīng)歷時(shí)間以及各個(gè)故障信號(hào)、全開全關(guān)信號(hào)、中間位置信號(hào)、下滑信號(hào)以及各缸油壓、控制量、比例閥開度與位移的關(guān)系曲線等。


4、設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)功能，?？刂葡到y(tǒng)的可靠性
當(dāng)鏈條張力過(guò)載筒閥卡死在中間位置或PLC控制系統(tǒng)故障時(shí)，可將“手動(dòng)/自動(dòng)”切換開關(guān)置“手動(dòng)”位，各缸比例閥直接由功放輸入給定電位器調(diào)整。
5、與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊，提供現(xiàn)場(chǎng)更多信息。
為了與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各機(jī)組LCU的工控機(jī)通訊，特在PLC內(nèi)開辟一個(gè)連續(xù)的數(shù)椐寄存器與中間繼電器寄存器區(qū)，將要上裝的數(shù)據(jù)和狀態(tài)變量放在一起，以便工控機(jī)快速讀取。工控機(jī)與PLC的通訊協(xié)議是MITSUBISHI PLC通訊協(xié)議;格式：RS422 異步;通訊速率：9600bps;轉(zhuǎn)送的字符：ASCII字符，其中1個(gè)起始位，7個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位， 1個(gè)停止位;字符奇偶校驗(yàn)：偶校驗(yàn)偶數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送校驗(yàn)方式：和校驗(yàn)。
6、結(jié)束語(yǔ)
PLC控制技術(shù)運(yùn)用于筒閥的控制，有效地解決了筒閥多只油缸的同步問題，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了油缸數(shù)量，節(jié)省了投資，充分發(fā)揮了筒閥在水輪機(jī)運(yùn)用上的多方面優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)現(xiàn)了與計(jì)算機(jī)的通訊，為計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)控提供了功能完善的現(xiàn)場(chǎng)單元。

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