西门子模块6ES7322-1BH10-0AA0参数详细
氯化钾粉体进入料仓后，在振动器的作用下进入螺旋输送机，氯化钾粉体沿螺旋槽向出料口方向前进。在出料口下方的称量装置传感器将检测到的重量信号传送到plc的模拟量输入单元。安装在电机非负载轴端的编码器检测螺旋轴旋转的周数和速度，编码器输出脉冲传送到plc的高速计数单元。经cpu单元运算处理后，得到氯化钾粉体的**值和累积重量值，由模拟量输出单元输出控制信号，控制变频器和变频电机，从而控制氯化钾粉体的**。氯化钾**是**比值控制系统的主动量。粉体**(给料量)表达式为：
q=k·q·v (1)
式中，q—计量螺旋输出**(给料量)，kg/s；k—称重系数；q—螺旋内粉体的线负荷，kg/m；v—螺旋内粉体流动速度，m/s。
粉体在计量螺旋内沿螺旋形轨迹运动，不便于直接检测流动速度v，通常是使用编码器检测电机的转速，再换算出流速v。如图3所示计量螺旋示意图。
图3 计量螺旋示意图
（5）电磁**计。电磁**计广泛用于测量导电的液体和液固两相流体的体积**，测量结果与流体的温度、粘度、密度、压力及液固成分比无关，电导率在较大范围内变化时也不会影响测量结果。只需经普通水标定后，就可以用来测量其他导电性液体或液固二相流体介质的**，而不需附加任何修正，电磁**计是一种真正的体积**计。本设计采用的是广东万山自动化仪表有限公司wsdq型电磁**计。
2.2 plc控制系统设计
氯化钾称重装置、硫酸电磁**计的输出均为4～20ma信号，分别送到模拟量输入单元fx2n-4ad的电流输入1、电流输入2。模拟量输入单元fx2n-4ad有4个12位模拟量输入通道，输入量程可以是电流信号（4～20ma）或电压信号（-10～10v）。转换速率为15ms/通道或者6ms/通道（高速）。
计量罗旋和硫酸泵都采用变频调速系统，两台变频器的控制信号来自plc系统的模拟量输出单元fx2n-4da。fx2n-4da有12位4通道，输出量程可以是电流信号（4～20ma）或这电压信号（-10～+10v）。转换速度为4通道2.1ms在程序中占用8个i/o点。
（1）设定参数数据存储器地址
计量螺旋给料量即氯化钾**设定值：d1 d0，2个字，8位bcd码。
氯化钾/硫酸**比值系数：d3 d2/d9 d8。
氯化钾实际**值存储器地址：m500，16位二进制码。
硫酸实际**值存储器地址：m501，16位二进制码。
16级增益数据存储器地址：第1级～第10级：d100～d109,d130～d139。
16级积分时间常数数据存储器地址：第1级～第10级：d110～d119,d140～d149。
（2）变频器调节
使用mm430变频器控制泵类负载时，需要注意起始频率，防止闭环控制系统在突加给定时，**出现过大的超调和震荡。在管道和泵的规格确定之后，相应的**起始频率也就确定了。在本系统中，频率大于19hz之后才有**输出。针对变频调速泵的这种特性，在系统调试时应进行开环试验，测出泵的频率-**特性曲线。根据测出的起始频率来制定控制算法。在起始频率以下，采用开环控制模式，变频器的输入信号为斜坡函数，即线形渐增电压信号。待达到起始频率建立起**之后，再转入闭环控制模式。对于闭环控制模式，又分为比例（p）控制和比例积分（pi）控制两种模式。运行比例控制，当实际**接近设定**时，再转入比例积分控制模式。采用多模态控制后，消除了**的大幅度波动，改善了**的跟随性能并消除了稳态误差。
（3）pid控制
fx2nc系列plc具有pid控制指令，
pid d200 设定值sv，参数起始字，二进制数据
d201 输入字，**反馈数据，二进制数据
d500 控制参数
d500 采样周期t 1～32767ms d501 动作方向（act）
d502 输入滤波常数a 0～99% d503 比例增益kp 1～32767%
d504 积分时间ti （0～32767-
ms）*100 d505 微分增益kd 0～
d506 微分时间td （0～32767）*10ms
d503（比例增益kp）：8000（bcd码）左右，p小则超调大，震荡次数多。
d504（积分时间ti）：根据‘误差数据’（d50），将积分ti分为10级，在运行过程中自动地调用相应的积分ti，达到既响应快又抑制超调的目的。在突加给定的情况下，大超调量小于5%。
d506(微分时间td)：4000（bcd码）左右。
在本系统中，根据**闭环控制系统的误差大小，将比例系数和积分时间常数各分为10级，在运行过程中能够自动地调用合适的比例系数和积分时间常数，这种控制能够兼顾跟随性和抗扰性，实现了既响应快又抑制超调的目标，达到了很好的效果。
磨头压下控制系统中，采用可编程控制器(PLC)为核心，组成一个闭环控制系统，主要通过控制电磁换向阀的通断和三通比例减压阀的开度，来控制液压压下系统的**和压力，完成磨头的动作和控制修磨压力。磨头压下控制系统作为一个独立的控制单元通过现场总线与上层计算机进行通信，和钢坯修磨机其他系统协调工作。
1 控制系统硬件配置
钢坯修磨机控制系统PLC硬件结构如图1所示。为便于控制控制工程网版权所有，整个系统采用基于PROFIBUS 总线的网络结构。S7-400 作为1 类DP主站是整个系统的中央控制器，在预定的周期内与分布式的站循环地交换信息，并对总线通信进行控制和管理。PC 机为2 类DP主站，和STEP7 编程软件做编程设备，和WinCC 组态软件做监控操作站。2 类DP主站OP用于操作人员对系统参数的设置与修改、设备的启动和停止，以及在线监视设备的运行状态。用于直接控制磨头压下系统的S7-300作为DP从站通过通信模块CP342-5连接到PROFIBUS网络上。其他设备用于控制钢坯修磨机的其他系统。这种分散性的网络结构可以灵活组态，易于系统的扩建和维护，各个控制单元安装在被控设备附近，既节省电缆，又可以**该设备的控制速度，还可以实现闭环控制。
图 1系统硬件配置框图
磨头压下系统从站 S7-300由电源模块PS307、CPU314、通信处理器CP342-5、数字量输入/输出模块SM323、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332组成，这些模块都安装在导轨上。电源模块安装在机架的左边，CPU模块紧靠电源模块，向右依次是CP342-5、SM323、SM331、SM332。除电源模块之外各个模块通过背板总线连接起来。
2 控制系统软件设计
本系统使用 STEP7编程软件，采用模块化编程与结构化编程相结合，使各部分互不干扰，便于调试，也**了CPU 的利用率。其控制流程图如图2 所示。
系统通电后，PLC采用循环扫描方式，是模块初始化，主要包括模拟量输入模块和模拟量输出模块的初始化。接着启动液压泵，是故障报警判断，包括油箱油温过高，油箱液位过低，主油路压力过低。系统按照程序进行逻辑检查和时序控制后，通过实时调节三通比例减压阀和电磁换向阀来控制液压缸的位置和输出力，达到调整磨头姿态的目的。根据实际工况，磨头压下系统有2种控制方式：位置控制和位置压力复合控制。磨头下压时，为**工作效率，保证磨头先以快的速度平稳运行到指定位置，再平稳地转换为压力控制，采用位置压力复合控制。磨头抬起和微抬时，只需采用位置控制，保证磨头快速抬起。
图 2控制系统流程图
3 控制算法的实现
压力控制为前馈加闭环控制，前馈控制可以使压力快速到达设定值，**了系统的响应速度。而闭环控制可以调节由位置干扰引起的压力波动，压力闭环控制采用了带积分分离的增量式PID控制器，实现压力**控制，保证修磨压力恒定。增量式PID算法，在计算时仅需近几次误差的采样值，节省了内存和运算时间。积分作用易导致系统超调量过大，特别是在系统启停或大幅改变给定值时，积分作用会引起系统振荡，响应延迟。在这种情况下，采用积分分离的PID算法，即当偏差大于某个规定的门限值时，取消积分作用；只有当误差小于规定门限值时才引入积分作用，**稳态精度，减少静态误差。
循环移位将移位数据存储单元的首尾相连，又与溢出标志SM1.1连接，SM1.1用来存放被移出的位。指令格式见表6。
（1）循环左移位指令（ROL）
使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环左移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，移出的后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。
（2）循环右移位指令（ROR）
使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环右移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，移出的后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。
（3）移位次数N≥数据类型（B、W、D）时的移位位数的处理
如果操作数是字节，当移位次数N≥8时，则在执行循环移位前，先对N进行模8操作（N除以8后取余数），其结果0-7为实际移动位数。
如果操作数是字，当移位次数N≥16时，则在执行循环移位前，先对N进行模16操作（N除以16后取余数），其结果0-15为实际移动位数。
如果操作数是双字，当移位次数N≥32时，则在执行循环移位前，先对N进行模32操作（N除以32后取余数），其结果0-31为实际移动位数。
（4）使ENO =0的错误条件：0006（间接寻址错误），SM4.3（运行时间）。
表6 循环左、右移位指令格式及功能
该指令可以对刀库、回转工作台等实现选择短途径的旋转方向；计算现在位置和目标位置之间的步数；计算目标前一个位置的位置数或达到目标前一个位置的步距数。
ROT功能指令的格式如图1所示，其编码表如表1所示。
该指令有六项控制条件。
1）指定起始位置数 RNO＝0，转子起始位置数为0；RNO＝1，转子起始位置数为1。
2）指定处理数据（位置数据）的位数 BYT＝0指定两位BCD码；BYT＝1指定4位BCD码。
3）选择短路径的旋转方向或不选择 DIR＝0，不选择，按正向旋转；DIR＝l，选择。
4）指定计算条件 POS＝0，计算现在位置与目标位置之间的步距数；POS＝1，计算目标前一个位置数或计算到达目标前一个位置的步距数。
5）指定位置数或步距数 INC＝0，指定计算位置数；INC＝1，指定计算步距数。
6）执行命令 ACT＝0，不执行ROT指令，R1不变化；ACT＝1，执行ROT指令。旋转方向输出：当选择较短路径时有方向控制信号，该信号输出到R1，当R1＝0时旋转方向为正，当Rl＝1时旋转方向为负（反转）。若转子的位置数是递增的则为正转，若转子的位置数是递减的则为反转。R1地址可以任意选择。
图1 ROT指令格式
表1 图1的编码表
中断程序属于优先级别较高的，在运用中也相应的较为常用。欧姆龙PLC初学者难免会遇到诸多难题，这里讲解下欧姆龙PLC中断程序的编写，本文以欧姆龙CP1E PLC为例，希望能帮助初学者解决初学欧姆龙PLC中断程序编写的小难题。
我们需要打开欧姆龙软件CX-Programmer，建立新项目，单击文件里的新建选项或者单击新建按钮即可。
单击新建后弹出菜单，根据你现有的PLC进行选择，我们在这里选择的是欧姆龙PLC CP1E NA系列，记住需要正确选择你需要编程的PLC，不然无法通讯的。
选择好PLC型号后进入编程界面，这时候我们需要的是开启中断，我们要单击设置进入设置界面，进入设计界面后选择内置输入设置，在菜单下面有中断输入，选择我们需要开启的中断选项，将“普通”下拉改为”中断“，根据你自身需要进行选择。
设置完毕后关闭设置菜单，进入编程界面，右键单击程序选择插入新的梯形图，程序名称可以自行更改，在任务类型里选择中断任务，根据你自己所需要的选择，我们在设置里面开启的是中断任务2，在这里选择的任务类型为中断任务2选择完毕后在进入主程序编写，根据你自己所需要的进行中断条件编写，中断程序编写指令要注意了，根据你自己所选的中断任务进行编写，欧姆龙PLC CP1E系列大支持6路中断程序，我们以中断任务二为例，MSKS指令需要使用两次，一个是中断任务选择，一个是选择中断开启标示（上升沿或者是下降沿），个中断指令MSKS 102 #0000表示开启中断任务2，MSKS 102 #0001表示屏蔽中断任务2；第二个中断指令MSKS 112 #0000表示上升沿开启中断，MSKS 112 #0001表示下降沿开启中断。
连接PLC，单击PLC，选择在线工作弹出确认菜单，选择“是”，连接PLC，再单击PLC选择传送到PLC，将程序导入PLC中，导入完成后将PLC断电10S左右再启动，一定要断电10S后再上电启动，不然可能会出现错误。
后，需要仿真模拟的话单击模拟，选择在线模拟即可。