西门子6ES223-1BF22-0XA8大量现货
在塑料挤出中，熔融物料温度控制的效果直接影响了挤出制品的质量，例如制品表面的残余应力、收缩率及制品质量的稳定性。
现有一台单螺杆挤出机，由于较早购置，挤出机的温控系统采用分离仪表控制方案。其加热方式为加热瓦分区加热。根据工艺要求，各区设定不同加热温度，采用温控仪表加继电器的温控方式。由于温控电路结构复杂，故障率较高，温控表为断续控温方式，各加热区温度波动较大，塑料制品的加工质量难以稳定。
针对上述情况，我们设计了以PLC为控制核心的多回路不等温塑料挤出机温度控制系统。经试验，该系统控温精度高，硬件简单可靠，塑料制品加工质量稳定。
设备概况如下：
单螺杆挤出机，D=120mm，L/D=25，大产量450Kg/h，12个加热段，固体输送段3个，熔融段4个，熔体输送段3个，机头2个。采用风冷方式冷却。
2.系统硬件配置
本系统采用德国SIMENS公司的 S7-3002可编程序控制器为控制核心，可实现温度的采集与自动调节。系统要求实现12路温度控制，每一回路均为设定固定值控制。根据实际要求选用相应的功能模块。
其中CPU模块选用CPU-314IFM，其带有一个MPI接口，集成有20个数字输入端、16个数字输出端、4个模拟输入端、1个模拟输出端，内部集成PID控制功能块，可以方便的实现PID控制。
数字量输出模块选用SM322，DO8×230VAC。模拟量输入模板选用 SM331，AI8 ×12位，参数通过模板上的量程和STEP7设定;通道按两路一组划分。
温度传感器选用K型热电偶，其测温围适中，线性度较好，将SM331模块量程置于“A”。采用内部补偿温度补偿方式。
电源模块选用PS307。
上位机通过适配器与 PLC组成MPI连接。PLC与上位机之间可相互通信，实现对温度的实时监控。
系统硬件配置如下：
图1系统硬件结构组成
图2温度变化示意图
3.系统工作原理
本系统是一个闭环反馈控制系统。在一个采样周期内，温度传感器（热电偶）将检测到的料筒与机头温度信号，经模拟量输入模块SM331，由CPU读取。CPU将读取的数值PV与设定值SP进行比较，得到偏差e=SP—PV。根据偏差的大小和温度控制策略进行计算，得到控制输出，即继电器在一个采样周期中的导通比，经过脉宽调制，后得到继电器在一个采样周期中的导通时间。通过控制继电器在一个采样周期中的导通时间即可控制加热器的加热时间，或者冷却风机的工作时间，从而达到控制温度的目的。
4.温度控制策略
在进行PID调解时，比例调节反映系统偏差的大小，只要有偏差存在，比例调解就会产生控制作用，以减少偏差。微分调节根据偏差的变化趋势来产生控制作用，它可以改善系统的动态响应速度。积分调节根据偏差积分的变化来产生控制作用，对系统的控制有滞后的作用，可以消除静态误差。增大积分时间常数可提高静态精度，但积分作用太强，特别是在系统偏差较大时会使系统超调量较大，甚至引起振荡3。本系统中，我们智能PID温控策略。
图2中，Tm为机筒或机头某一段的设定温度，±△T1，±△T2，为、第二温度区间值。
热电偶测的温度用T表示，控制策略如下：
（1）当T
（2）当Tm-△T2
（3）当Tm-△T1
自适应PID控制如图3所示，当温度T>Tm+ξ且在采样周期中，温度持续上升，则继电器断开（a→b，g→h），停止加热;T
注意，由于在加料段和熔融段，物料控制的精度要求相对低一些，在这两段的死区阀值ξ=△T1，在熔融输送段和机头，物料控制的精度要求高，死区阀值ξ=0.7△T1，ξ的大小根据实际情况决定。
（4）当T>Tm+△T1时，接通风机，强制冷却。
由于物在料挤出机的不同区段状态不同，所设定的温度也不同，不同的区段控制精度也不同。
在固体输送段，物料为固态颗粒，物料与机筒之间的作用力是摩擦力。在摩擦力作用下，电机的机械能转化为热能，物料被挤压成固体塞。物料温度升高，软化，该段的设定温度低于物料的熔融温度，温度控制精度较低。
在熔融段，与机筒内壁接触处的物料达到熔融温度区域，物料开始熔融。物料逐渐由固态熔融为液态。该阶段物料需要吸收大量的热，又要防止物料温度过高分解，该段温度控制精度较高。
在熔体输送段，该段又被称为均化段。在这一段一是要保证物料成分均匀混合，也要保证物料温度均匀分布。该段的温度控制结果决定了终的温度控制结果，这一段的温度控制精度高。
图3.温度自适应控制
5.PLC编程
本系统采用STEP75.3，选用梯形图编制温度控制程序。由于本温控系统中每一回路采用的控制策略及所完成的功能均相同，采用结构化程序设计方法设计温度控制程序。比例调解功能块FB用于计算，每一个加热段对应一个相应DB数据块。程序运行时，FB调用相应的DB块进行计算，得出各加热段相应的输出量。
（1）比例调解功能块FB3，它主要由功能块FB41和FB43组成。由FB41根据温度偏差进行PID运算，计算出输出量（即继电器在一个采样周期中的导通率），再由FB43将其转化成脉冲信号，完成脉宽调制。程序在一个采样周期中多次调用功能块FB来实现各回路的温度控制计算。本系统中比例调解功能块FB通过OB35中断调用。OB35是定时中断组织块，在程序中设定20s间隔运行。
（2）功能块FB41完成PID控制算法。FB41中P、I、D以位置式验算参与工作。比例（P）、积分（I）、微分（D）作用以并行结构的形式相连接，通过激励软件跳选开关可组态成为P、PI、PD和PID控制器。FB41中的用户参数如设定值、过程变量、操纵变量、比例增益、积分时间、微分时间、采样时间、量化处理、功能选择等存储在各加热段相应的DB数据块中，可在线或离线修改。
（3）功能块FB43完成脉宽调制，脉冲输出时间采用如下计算公式：
式中PER_TM——脉冲输出周期，等于功能块FB41的采样时间20s，INV——功能块FB43的输入参数，等于FB41的输出值。
（4）与上位机通信的设计与实现
PLC与上位机的通信主要通过读取和改变 PLC的DB来实现，包括实际温度数据块、设定温度数据块、加热继电器信息数据块、冷却继电器信息数据块、各中间继电器报警信息数据块等。
（5）PID参数的整定
先采用Ziegler-Nichols4方法获得系统的 P、I、D 参数，在现场用试凑法加以修正。
Ziegler-Nichols方法整定参数 PID参数具体方法如下：
给系统施以阶跃激励（全功率加热），根据阶跃响应曲线测量出系统的放大系数K、等效时间系数 T 、纯滞后时间 t ,按 Ziegler-Nichols 公式计算出 PID算法中所需的比例参数、微分参数Ti、积分参数Td，见表1。
表1Ziegler-Nichols整定公式
6.上位机监控系统
人机监控界面采用西门子组态软件WinCC6.05。通过读取PLC的DB块，在上位机上可显示各加热段实际温度，加热器或风机的开闭状态等。下面阐述监控系统的功能及实现方法。
6.1主屏功能与实现
主屏主要显示各加热区实际温度，加热器及冷风机的开闭状态等，通过图形编辑器和相应的标签管理来实现。
6.2温度趋势图的设计与实现
温度趋势图主要显示各加热区的历史温度和当前温度，通过WinCC将时间取样数据和事件记录在数据库，通过曲线的变化反映温度的历史记录。
7.结束语
本论文创新点：根据挤出理论，分析挤出机各段的温度分布情况，根据各加热段所处的不同位置，采用不同的温度控制精度来设计智能PID温度控制系统，降低了控制难度。用PLC做控制核心，WinCC作监控软件，实现温度控制的要求。经试验，在新的温控系统控制下，挤出机工作平稳，取得良好的控制效果，温度超调量小于3℃，静态误差小于±1℃。
1 引言
风冷组合式机组基于plc的全新风热泵型屋顶式空调机组，集送风、制冷、加热、加湿、空气净化、电气控制等于一体，具有制冷量大、制冷回路简化、可靠性强、结构紧凑等特点。机组可以安装在屋顶，不占用有效空间，空气处理部分也可安装在机房内，送风管道连接简便。采用plc控制系统能够保证机组jingque的温、湿度。本文结合某单位设计安装的空调系统实例概述该类空调产品的控制特点。空调系统控制要求综述：
(1) 温控范围及灵敏度：夏季10±2℃，冬季8±2℃；
(2)湿控范围及灵敏度：夏季55±10%，冬季40±10%；
(3)变风量运行，且配置备用送风机段，在风机故障时自动投入运行；
(4)机组制冷量200kw，制热量(热泵式)124kw，能量控制分如下几档：0%，25%，50%，75%，。
2 系统设计
2.1 硬件架构
(1) 各回路均配置空气开关、交流接触器及热继电器；
(2) 送风机配置变频器，频率可调节范围30~50hz；
(3)控制系统采用西门子s7-200cn可编程控制器，人机界面采用全中文显示的西门子触摸屏，具体配置为：cpu226一块、em222一块、em235一块、em231rtd三块、em232一块、触摸屏ktp178一台、新风、室内温湿度传感器各一只、除霜探头四只、露点温度传感器一只。
2.2 控制对象
机组控制对象包括：送风电机(一用一备)、送风机变频器、预加热电加热器、电加热器、加湿器、风阀、涡旋式压缩机、冷凝风机、四通换向阀等。基于plc的全新风热泵型屋顶式空调机控制流程如图1所示。
图1 全新风空调系统控制流程
3 系统原理设计
3.1 夏季控制
机组做制冷运行，并按露点温度控制。露点温度由用户在触摸屏上设置。当蒸发器露点温度大于设定值△t1℃时先启动压缩机1，大于设定值△t2时启动压缩机2，压缩机1运行延时一段时间后，由室内温湿度传感器测量值与室内温湿度设定值比较，若温度偏高△t3，再启动压缩机3，偏高△t4时启动压缩机4，若室内湿度大于设定值，投入电加热(如果室内温度低于设定值也要投入电加热)，若新风温度低于设定值，压缩机1，2停止，湿度低于设定值时压缩机3，4也停止。
3.2 冬季控制
冬季机组热泵运行，当新风温度低于默认值t1℃时，压缩机1启动，低于默认值t2℃启动压缩机2，当新风温度低于默认值t3℃且室内温度偏低t4℃以上，压缩机3启动，当新风温度低于默认值t5℃且室内温度偏低t6℃以上，压缩机4启动，若新风温度低于t7℃预加热投入；若室内温度低于各设定值t8℃时电加热分组启动；高于设定值t9℃时电加热依次停止；若新风温度升至t10℃时，预加热和电加热都停止；如果压缩机启动，则电加热停止。热泵运行一段时间后，当室内温度高于各设定值t11℃时依次停各压缩机。室内温湿度还可根据实测值由热回收装置和加湿器进行加热控制和加湿调节。
3.3 除霜控制
冬季机组做热泵运行时，特别是当环境温度接近0℃或低于0℃时，机组将出现结霜状况。除霜时采用互锁控制，避免温度波动过大，即系统1进入除霜时，系统2不能进入除霜，系统3进入除霜时，系统4不能进入除霜；除霜时投必要的电加热。当机组进入制热工况后，低温低压的制冷剂进入翅片换热器，盘管温度不断下降，吸气温度也随着下降，当盘管温度下降到设定值时，并且除霜周期已到，plc控制四通换向阀换向进入除霜模式，停止冷凝风机，启动电加热器；当蒸发器盘管温度上升到设定值，或除霜执行时间到达设置的长除霜时间，四通阀换向，除霜结束，电加热停止运行，机组又进入制热工况，如此循环下去。
3.4 加湿器控制
送风机启动后，当室内相对湿度低于设定值时，加湿器按比例投入。若选用电极加湿器，则在加湿器上配有加湿控制板，能自动进行进、排水控制，为方便用户使用，在plc还加上加湿器手动排水和定时排水控制。
3.5 送风机控制
当主用送风机故障并停机时，可自动切换为备用送风机运行，并关闭主用送风机相应风阀，启动备用送风机相应风阀。在备用送风机工作时，应修理好主用送风机。送风机通过变频器改变频率，从而改变送风机的转速，终达到变风量运行且节能目的。
3.6 变频器防干扰处理
变频器很容易产生干扰源，使温湿度波动加剧，严重时会使控制器误动作，影响空调机正常的逻辑控制，无论从硬件还是软件方面都必须考虑消除变频干扰。布线时，动力线与控制线分开，变频器必须可靠接地，热电阻pt100应使用桥式接法。软件方面应对各模拟量输入接口进行滤波处理等措施。这样基本能消除变频器所带来的干扰。
3.7 人机界面
采用全中文的触摸屏显示器，操作简易，显示内容丰富。可实时监控各处的温、湿度参数，设定室内温、湿度值，定时开、关机功能，显示实时故障与历史故障。为安全起见，对一些重要参数设置多级密码保护。
3.8 安全保护
机组主要设置如下保护：送风机变频故障、送风机风压故障、电加热高温保护、用户外部故障连锁、电源相序保护、压缩机高、低压保护、压差报警、加湿故障。
4 结束语
全新风热泵型屋顶式空调机已经在某单位可靠运行一年以上，满足用户温、湿度控制要求，用户反映良好，机组运行至今还没有出现任何不良故障。全新风热泵型屋顶式空调机大特点是能向被控环境提供新鲜的舒适空气。对于不同季节，使用不同运行模式，既高效又节能。此类空调机在冶金、化工及机电等行业将得到广泛应用，具有广阔的应用前景。
1．概述
计量站是油田的重要组成部分，每个计量站都担负着多口油井的生产计量任务。通过计量站对油井生产情况的计量，可及时、正确地了解每口油井的工作情况，为油田地质部分提供油躲工程资料。目前我国很多油田的计量站仍然采用人工计量方式，劳动强度大，效率低，且人工计量次数少、时间短，计量结果代表性差。
为了实现计量的自动化，进步计量的效率和正确度，越来越多的PLC和HMI（人机界面）被应用在了计量站自动控制系统中。其中PLC安装在计量站，用于实现天天的自动计量与计量数据的传输；而HMI可放置在计量站，直接接收PLC的数据，进行实时显示，并自动记录天生相关报表，并将信息传送至厂区总控室等；也可由PLC的直接通过无线传输将计量相关信息数据送厂区总控室，在总控室的HMI上进行实时监控，实现无人值守。
通过浙大中自公司工程技术职员的实践，已成功地将SunyPLC250和SunyTech产业控制应用软件（HMI）成功的应用在了油田的计量站控制中。下面某一计量站为例，说明计量站自动控制系统的实现。
2．工艺流程
该计量站通过分离器可实现11口油井的计量工作。当某口油井需要计量时，将其对应的三通阀切到计量位，油井向分离器中进液，根据分离器中液位由计量下限上升到计量上限所需的时间，可换算出该井的产液量，再根据该井的油样化验，得出其日产油量。依次通过导阀，分离器进液和排液，可实现对每口油井的计量。
3．系统构成
3.1 产品简介
SunyPLC250是浙大中自公司推出的一种模块式结构的中小型PLC，具有结构灵活、维护简单、的特点。产品采用32位嵌进式处理器，逻辑指令执行时间可达0.50us/步。
SunyPLC250由各种功能模块（CPU模块、接口模块、数字量输进模块、数字量输出模块、模拟量输进模块、模拟量输出模块、电源模块等）及底板、个人计算机、编程软件SunyTech产业控制应用软件、通讯电缆和人机界面构成。
SunyTech产业控制应用软件是浙大中自公司推出的DCS系统组态软件，亦可单独作为HMI软件使用。
3.2 系统结构
计量站控制系统主要由SunyPLC250可编程逻辑控制器，SunyTech产业控制应用软件（上位机运行），传感器（液位、温度、压力）以及执行器（电动三通阀、电动球阀）组成。如下图所示：
温度传感器安装于单井来液管上，用于实时监测来液温度；液位传感器安装于分离器，用于丈量计量液位，判定计量所处阶段；压力传感器安装于分离器，丈量分离器内的压力。电动三通阀安装于来液管道上，根据SunyPLC250的输出控制产生相应动作，从而控制单井处于计量态还是生产态。
SunyPLC250可编程逻辑控制器是整个计量站自动控制系统的核心，它按照程序设定，天天定时进行自动计量，依次将每口单井三通阀切换到计量位，待计量完成后再将其切换到生产位。被计量的单井根据其在分离器中进液时，由计量下限到计量上限所需要的时间换算出该井的日产量。SunyPLC250通过SNET网络，以ModbusRTU协议将采集到的温度、液位、压力信号，和计量结果送到上位机。上位机通过SunyTech软件实时显示、记录丈量值，并在信号不正常时发出声光报警，提醒值班职员留意，并可根据需要定时打印生产报表。
3.3 系统配
SunyPLC250为模块式结构，根据系统设计，该计量站自控系统得I/O点数为AI：13、DI：13、DO：26，系统配置如下：
4．控制方案
计量站自动计量控制主要完成以下功能：
天天定时单井按顺序进行自动计量，上位机可干预设置哪口井不参与计量，且单井停井时，计量必须跳过此井计量下一口井。
上位机可人工单独指定某口井进行计量。
单井计量完成时，自动打开分离器排液阀进行排液，并根据排液情况，封闭分离器气出口阀。
与一般的PLC编程软件不同，SunyPLC250编程软件提供了符合IEC61131-3标准的FBD、LD、SFC、IL和ST五种编程语言，编程者可根据编程需要选用任意一种或几种编程语言来实现。
4.1 自动计量
天天上午8：00点（时间可以由操纵职员上位机更改）根据默认井位自动从口可计量井开始计量，计量井号由上位机给定。PLC将自动根据预先设定好的顺序进行倒阀、计量、排液操纵。计量过程中,30分钟未长1公分（可由操纵职员更改）的井（以为该井停产）将被跳过,继续计量下一口井。
操纵步骤为：将要计量的井对应的三通阀切至计量位，当分离器液位达到计量下限时开始计时，到达计量上限时，记下计量时间；自动打开排液阀，封闭分离器气出口阀，开始排液；并将该井三通阀切至生产位；当液位排至低液位时，再打开气出口阀，封闭排液阀，并将所需计量的下一口井对应的三通阀切至计量位，进进下一口井的计量。
该程序采用LD语言组态，如下图所示：
4.2 指定计量
单井的指定计量由上位机控制，操纵员发出指定计量的单井井号。
单井计量应选择自动计量完成后，操纵员在计量控制表中点击所需计量井按钮，确认后上位机发出指令，SunyPLC250自动将自动对该井进行计量。计量时，先将其三通阀切换至计量位，向分离器进液，当液位到达计量下限时开始计时，当液位上涨，到达计量上限时，记下计量时间，打开排液阀，封闭分离器气出口阀，开始排液，将三通阀切换至生产位计量完成。
单井指定计量流程图如图所示。
5．操纵治理（HMI）
上位机的操纵治理主要是通过SunyTech产业控制应用软件实现人机界面功能。通过对计量站工况的监控，操纵员可监视自动计量的全过程，并控制哪口井参与自动计量，以及指定某口单井进行指定计量。HMI画面包括计量站总貌、自动计量选择、单井计量指定等画面。计量站总貌画面用于监视计量站的实时运行情况（如下图所示），自动计量画面用于选择设置参与自动计量的井号，单井计量画面用于设置要进行指定计量的单井。系统还可根据天天的计量情况天生计量站计量数据日报表。
6．结束语
SunyPLC250可编程逻辑控制器技术先进、功能丰富、运行稳定，在油田计量站的应用中，既进步了计量站现场控制的自动化水平，又保证了计量的正确可靠性，取得了良好的效果，值得在泵站、气站等类似行业中推广使用。