糖厂蔗层厚度自动控制系统的开发和应用

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1、糖厂蔗层厚度自动控制系统的开发和应用

2、第1...系统中1#、2#输蔗机采用SIEMENS的6SE70变频器驱动。6SE70本身带有PID控制功能，由于系统被控量设定是一个复杂的计算过程，因此，变频器的速度由PLC计算后通过RS485给定。1#切蔗机、2#切撕机电流采用电量隔离传感器采集，传感器输出4~20mA电流信号，变换为0~10V电压进入EM231。日榨量设定采用精密线绕电位器，5V电压供电，输入信号范围为0~5V。系统采用核子秤测量蔗层。核子秤是一种新型的非接触型计量设备，它利用被测物料对伽玛射线吸收原理实现输出送物料的在线相

3、对测量。放射源将伽玛射线照射到输送机上的物料上，射线一部分被物料吸收，其余部分透射到充满高压氩气的电离室内，使气体产生电离，产生与射线强度成比例的电流信号，经前置放大器放大后，输出能够反映输送机上物料多少的电流或电压信号。核子秤在使用前，需要通过实物标定确定K值。核子秤生产厂有通常配套提供计量系统软件。在我们的系统中，核子秤除用于计量外，还用于蔗层流量的自动控制，因此选用核子秤秤体和前置放大器，其测量算法由PLC完成。核子秤前置放大器输出0~10mA电流信号，转换为0~5V送入PLC的A/D扩展模块。为保证系统的可靠性，所有模拟量信

4、号输入都采用了隔离、接地和箝位措施。系统根据操作工设定的当班榨量，通过检测2#输蔗机蔗层厚度，根据输蔗速度计算当前蔗丝流量。通过调节2#变频器转速，实现蔗丝的均衡输送。根据榨量设置和2#输蔗机实际输蔗速度，按1#输蔗机的同步算法，调节1#变频器，改变1#输蔗速度。在控制过程中，必须保证1#、2#切蔗（撕）机不能长时间处于过负荷时状态。系统通过RS485通讯口与处于监控室的上位计算机相连，在完成均衡入榨自动控制要求的同时，上位计算机和生产现场的PLC之间处于实时的交互通讯状态。2PCL控制程序系统通过RS485通讯口与位于监控室的上位

5、计算机相连，在完成均衡入榨自动控制要求的同时，上位计算机和生产现场的PLC之间处于实时的交互通讯状态。在自动方式下，各设备之间相互联锁，可编程序控制器（PLC）根据核子秤的检测电压，计算输蔗机上的蔗层厚度；根据为频器输出频率，计算输蔗机的线速度；根据切撕机的负荷电流和给定的榨量，按照控制算法计算出输蔗机的目标速度，换算后存入变频器的通信缓冲区，调用变频器通信程序，设置变频器的输出频率；将当前开关量输入输出值、设定榨量、负荷电流、输蔗机速度、变频器输出频率、核子秤电压、相应的蔗层厚度、流量和累计榨量值存入上位监控机通讯缓冲区中。任意一

6、台设备发生故障或异常，故障设备和其前端设备将自动停机，并发出报警信号。其后续设备按照控制逻辑继续运行，在一定的时间后自动停机。在手动方式下，由操作工使用操作台按钮控制变频器的启/停、加/减速和故障复位。为实现系统连锁控制，操作面板的开关信号不直接连接有关设备，而是先接入PLC，由PLC进行逻辑判断后，再输出到相应设备。在闭锁方式下，所有被控设备掉电，以便于对设备进行机械维修。在自动进行下，由PLC调用有关子程序，通过USS协议完成1#/2#变频器的起/停、速度设定控制和故障检测处理。子程序将控制参数值、过程控制命令加工成USS协议格

7、式发送出去，并设置并送标志，复位接收完成标志。变频器的响应报文由PLC采用中断方式接收后，将1#、2#变频器状态值和当前速度存入接收缓冲区，并复位发送标志，设置接收完成标志。当采样时间到时，度控程序根据发送标志和接收完成标志，进行相应的控制处理。由于PLC对变频器的控制采用USS协议通信完成，为提高子程序的复用性，我们按照SIEMENS的USS格式定义了PLC和上位监控机的通信数据格式。在自动和手动方式下，PLC采用后台中断接收的方式，接收上位监控计算机发来的采样命令。将通信命令参数存入命令缓冲区，由主控程序在下次扫描周期处理，实现

8、控制参数的在线修改。同时，根据命令类型，取出当前的控制参数和开关量状态及模拟量数据，组织PK32.OCX，按照用户设定的监控间隔，定时检测接收上次PLC的响应报文，获取诸如输蔗机转速、切撕机负荷电流、甘蔗流量和榨量统计值等现场数据和被控设备的工作状态信息。同时向PLC发送新的采样命令。根据生产现场的需要，在不中断生产过程的同时，通过上位机可实时地对诸如切蔗机的上下限报警参数、输蔗机变比参数、串级控制参数、核子秤的物料整定系数等现场参数进行调整，以使控制系统工作于最佳状态。为此，上位监控程序将用户的参数设置成命令，按照命令队列方式进行

9、组织，PLC定时发送命令时，将用户命令队列数据加工为相应的命令报文，与采样命令一起发送到PLC。为动态显示系统的工作状态，我们开发了有关动态显示组件，如电机旋转、动圈式仪表、光柱显示仪LED、开关、指示灯、趋势图等组件。使用这些组件在