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1、2003年第24卷第1期华北工学院学报VOl.24NO.12003(总第87期DJOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTOFTCHNOLOGY(SumNO.87D=================================================================文章编号:1006-5431(2003D01-0014-04基于PLC的自动调平系统姚舜才,张艳兵(华北工学院自动控制系,山西太原030051D摘要:目的设计自动调平控制系统,满足所需精度.方法以德国西门子(SiemensD公
2、司生产的SIMAICS7-300可编程逻辑控制器为主控器件,设计一种自动调平系统,给出系统的硬件构成,设计系统的控制软件.结果经实验验证,达到了预期的控制指标.结论所述的控制方案可广泛应用于各种调平系统中.关键词:可编程逻辑控制器(PLCD;自动调平;承载平台中图分类号:P273文献标识码:A可编程逻辑控制器(PrOgrammableLOgicalCOntrOller简称PLCD作为一种智能化~可靠性的工业控制设备,在国民经济的各个行业中应用得越来越广泛.近年来,PLC又与现场总线技术结合起来,在各个控制领域显示了其较强的应用
3、潜力和前景[1].作者应用Siemens公司生产的SIMAICS7-300系列[2]PLC,对承载平台的水平度进行调节控制,达到了较好的调平控制效果.1控制任务与方案选择控制任务:某承载平台在其进行承载工作时需要达到一定的水平度(前后及左右倾角不得大于5/D,且控制过程不能经历太长时间(调整时间不得大于2minD.承载平台由4条调平支腿和一条承载工作时使用的辅助支腿组成,调平工作时辅助支腿不落地.待调平后,进行承载时,辅助支腿才和调平支腿一起参加支撑平台的工作.系统要求具有自动调节和手工调节两种工作状态.方案一:首先建立该控制
4、系统的数学模型.图1为调平控制系统的模拟图,图中A,B,C,D为4条调平支腿在动作前的4个支点,A/,B/,C/,D/为4条调平支腿在动作后的4个支点;0为调平支腿在动作前的倾角值;0//为调平1,021,02支腿在动作后的倾角值.承载平台前后方向的对角线长为L1,左右方向的对角线长为L2,其各点移动的坐标为:(I1,1,1D,(I2,2,2D,(I3,3,3D,(I4,4,4D.图1调平控制系统的坐标图由此可知,整个系统的倾角值与调平支腿每次活动的关Fig.1hecOOrdinateOflevellingcOntrOlsys
5、tem系为2nn1kL1sin01-A1-A2-4L2sin02-2(A3-A4D-2(A3-A4Dn-1(1-kD(1-kD01=arcsin[],222(I1-I2D-(1-2D-(1-2D(1D收稿日期:2002-10-12作者简介:姚舜才(1973-D,男,讲师.从事专业:控制理论与控制工程.(总第87期)基于PLC的自动调平系统(姚舜才等)405Znn1kLZsin0Z+Az3-Az4+4L1sin01+Z(Az1-AzZ)-Z(Az1-AzZ)n+1(1+k)(1+k)0Z=arcsin]9ZZZ(I3-I4)+
6、(y3-y4)+(z3-z4)(Z)式中上标n为初始状态值9即各调平支腿在动作前的值9n+1为终了状态值9即各调平支腿在动作后的值9Az为调平支腿每次动作的距离9k为前后方向与左右方向对角线交点对于线段的比19AzZ9Az39Az4例系数~在建立了系统的数学模型之后9可以根据设计要求9对4条调平支腿进行控制(或伸或收)借以控制承载平台的水平度9使其达到要求的精度~从控制理论的角度来看9本系统的数学模型比较复杂9且具有一定的非线性和强耦合性(含有反正弦函数及平方开方项)控制的算法设计需要一定的快速性和准确性以满足系统的要求3]~
7、方案二:从理论模型来看9该系统利用控制模型并运用控制理论来进行解耦算法和控制势必会相当繁杂9而且在进行实时控制时还会占用相当的存储空间~为此作者设计了第二种控制方案~首先9将4条调平支腿解耦为两个方向9先在其中一个方向调平平台9然后锁定此方向9再对另外方向进行调平9在第二个方向进行调平时要收回一条较高的调平支腿~这是一种基于三点调平的控制方案9即:把某一调平支腿也看作调平工作时的辅助支腿9先使用其他3条调平支腿调平承载平台后9再使剩下的调平支腿着地放稳9最后9在进行承载工作时9让辅助支腿放稳9完成自动调平的工作9控制流程如下:
8、1)选择任一方向为首先调平的方向(或选~前后倾角9或选~左右倾角)9Z)判断高低9将低的一端的调平腿升高93)在此方向达到调平精度后9进行另一方向的调节9升高较低一端的调平支腿9同时9收回此方向上较高一端的调平支腿94)达到两个调平方向的调平精度后9使辅助支腿着地放稳95)调
