6ES7307-1BA01-0AA0接线图形
2.3 系统功能分析
本智能控制系统在实际运行中能够实现以下功能，简单分析如下：
·系统自检功能
能够检测各台空压机是否联网和通讯正常，对异常空压机能够及时返现和处理。
·参数设置功能
系统初始化参数根据当前生产状况决定，随着生产情况的变化，本系统带有参数设置功能，根据生产需求自由设置供气压力等参数。空压机各个参数使用本控制器进行修改时要由专人进行。
·远程控制功能
通过通讯协议能够远程操作空压机，对起进行加/卸载、起停等控制，达到自动控制的目的。
·实时监控功能
1）根据空压机运行时间，对照用户设定的保养计划，提前10天开始保养提醒，使空压机的维护更加及时和有效，增加空压机的使用寿命；
2）当系统中任一空压机出现故障，马上弹出异常运行对话框，提醒操作人员注意当前状态、进而进行报警且自动使故障空压机停机。
·运行显示功能
空压站系统运行中关机的压力、liuliang数据机各压缩机运行状态在显示器上实时显示，从而使系统参数、各台空压机的运行状况一目了然，方便了操作人员在进行操作时的有效性和及时性。
·报警及数据管理
1）保存系统3年以上的报警、故障及保养提示信息。以利于空压机在使用过程中对运行情况的查询和维护。
2）可按条件查询、打印历史数据库中的系统实时参数信息，查询、打印信息均具有时间标示功能。
2.4 运行情况分析
2.4.1系统运行画面
系统在运行过程中能够监控空压机运行的参数、空压机状态、liuliang等重要信息上传至本控制器的上位机显示器上，以便于操作人员的观察和监控空压站运行状态。运行画面如图2所示。
图2 系统运行画面
3 结 论
通过使用S7-300PLC模块对空压机进行智能控制和管理之后，不论从运行成本，还是从管理成本都收到了良好效益，主要体现在以下几个方面：
1）在使用本智能控制器前后比较，在满足厂区用气需求的前提下，用新型智能控制器控制空压机群运行之后，每天可节省电力7500度。
2）空压站操作人员大大减小了工作量，除厂区大规模停产调整之外，操作人员只要在控制室就能够完成空压机群的运行监控和操作。
3）由于本控制器能够自动调节和提前判断压力变化趋势，使得厂区内压缩空气压力更加平稳，由原来的0.58MPa-0.67MPa降低到0.55-0.60波动，受到用气车间的广泛好评。
一、真空吸塑机工作原理
真空吸塑机是利用真空吸力，将加热塑化的PVC、PE、PP、PET、HIPS等热塑性塑料卷材吸制成各种形状的包装装璜盒、框等产品。其主要构造是由给料、拉料、上下电加热炉、下闸、多功能可调尺寸、下模盘、上模、上闸、刀闸、切片、放片及配以真空装置等构成；以气动装置为主动力源，其拉片、送片采用电动、减速器，时间继电器，中间继电器，行程开关等电器组成全自动控制系统。
吸塑机对控制系统的要求是保证操作方便、机械动作和温度控制精度高、生产时间短、在同等生产条件下尽可能节约机械的耗电量。
二、目前真空吸塑机的问题及德维森的方案对策
目前，机器采用可控硅和STEPCONTROL进行限位，分区采用固态继电器进行通断控制的方案，存在以下问题：
1） 对每种不同的材料进行吸塑时，需要调校多个可控硅，需要较长时间的温度调整时间。
2） 目前温度分区为3个，分区过大，不宜调节且增加机器设备的能源消耗。
3） 固态继电器开关由于控制较多电砖电流较大，容易造成线路氧化接触不良。
针对以上问题，提出设备改造意见：
1）以PLC来代替可控硅来进行温度控制的方式。可以进行温度控制方案编程，保存每种材料的控制参数，tigao温度控制精度。
2）将原来的分区控制改为对每个电砖进行独立温度采样和独立输出控制，tigao控制的柔性。
3）对加热元件的控制采用PWM脉宽调制技术，减少PID调节的波动性，减小控制滞后，tigao了设备的可靠性，并缩短设备的生产调试时间；
4）采用触摸屏作为人机界面，tigao机器的自动化程度、美观和效率。
5）建议用户综合成本和效率的因素来考虑在固态继电器、可控硅和IGBT
三种方式中选择一种作为对加热元件的开关控制，tigao加热效率。
三、控制系统方案概况
根据上述思路，采用德维森开发的V80系列PLC、热电偶温度直接输入模块、PWM输出来进行温度控制的方案，机器的各种动作和运动控制也由PLC进行，人机界面采用触摸屏，可以在屏幕上进行参数设定和修改，并随时查看各个电砖的温度情况和生产情况。
控制系统框图
系统的I/O 要求情况如下：TC（热电偶温度输入）：78个，PWM输出：78个，DI：32路，DO：32路。
PLC采用了新系列的V80小型控制器，抗干扰和可靠性超过市面上任何的小型PLC。温度控制模块则采用5路THM温度控制模块，温控模块本体带PMW温控输出，集成度非常高，而控制性能也大大tigao，而造价则大大降低。
系统对温度的控制，采用每个电砖一个热电偶传感器，传感器信号直接输入到V80的热电偶模块E5THM中，每个THM模块可以接收5路TC信号，并带有5路PWM输出；THM10模块内部带有CPU，模块内部带有具备PID运算模块，可以根据预定的控制方案分别控制PWM的输出，起到调节炉温的作用。
四、系统优点
采用本系统可以有如下优点：
以PLC来代替可控硅来进行温度控制的方式，省去人工调节STEPCONTROL旋钮的大量工作，PLC可以自动按设定的温度将加热板调节到预定温度。由于电热瓦数量较大（本机为78个），这样可以省去大量的设备试机和预热时间，tigao设备的生产率。
采用触摸屏作为人机界面，可以随时直观地了解设备的生产状况，tigao机器的现代化程度和自动化程度，方便操作，可以实现1人多机。系统可以对设备生产的设备故障和操作失误进行报警，tigao设备的安全性。
PLC有大量的内存可以保存不同材料的控制方案，这样，在使用本设备已经加工过的材料时，可以直接调出过去的控制方案，如果有更优的方案，可以更新保存的方案，节约用户的时间。
将原来的分区控制改为对每个电砖进行独立温度采样和独立输出控制，可以对热板进行温度控制方案编程，可以按逐个电砖进行控制，tigao温度控制精度和吸塑加工质量，tigao生产控制的柔性，达到准确、平稳、快速的目标。
采用PWM脉宽调制技术结合PID算法控制，可以减少常规PID调节的波动性，减小控制滞后，tigao了设备的可靠性，并缩短设备的预热调温时间。
可以将加热元件的温度状况与设备其它动作以优的方式相结合，保证设备在佳条件下进行工作，减小试生产时的材料消耗，tigao设备的安全性，保证设备所生产的产品质量完美。
用户可以将自己所形成的独特的控制方案以用户自定义功能块的方式保存在PLC的CPU模块中，用户程序只能下载，不能上载，可以有效地保护用户自己的产品技术秘密和知识产权，防止竞争对手抄袭自己的产品和技术诀窍。
4控制程序
控制程序采用主程序、子程序以及中断程序来编写。主程序完成电机、油泵启停等开关量逻辑控制以及温度、压力等主要模拟量监控和报警；子程序SBRO～SBR11传递工作油温控制参数、润滑油温度、压力、压差控制参数；主程序允许定时中断，进入中断服务程序执行含有PID指令的一段程序，对输出轴进行调速控制。
1）主程序
为了保证液力偶合器正常工作，控制系统必须满足严格的的启动、运行和停止条件。既开机顺序为先启动辅助润滑油泵、开冷却水闸，再启动主电机；停机顺序为先停主电机，再停润滑油泵、关闭冷却水闸；运行工作条件为勺管调速构控制功能正常、油温和油压监测系统正常等。系统主程序流程如图4.1所示。
图4.1 主程序流程图
2）数字PID控制程序
根据液力偶合器的结构特性可知，机械-液力传动系统惯性较大，输出轴速度调节响应有一定的滞后性。正可运用S7-200PLC中的PID控制子程序，与EM235模拟量输入输出模块一起，tigao系统的速度调节响应，改善系统的动态特性。
PID控制器的设计是以连续的PID控制规律为基础的，sp（t）是依据锅炉水位确定的输出轴给定速度值，pv（t）为输出轴速度反馈量，e（t）＝sp（t）－pv（t）为误差信号，c（t）为系统的输出量。PID控制算法的输出量如下式所示：
Mintal为输出的初始值，Kc为系统比例系数， Ti，Td为PID的积分、微分时间。
输出轴转速的PID闭环控制系统如图4.2所示，将上式数字化，写成离散形式的PID方程，则程序中实际的PID算式如下式所示：
图4.2 数字PID控制系统
上式中共包含九个参数，存储在36字节的PID回路参数表内，见表4.1。CPU226提供的PID回路指令，其操作就取决于这九个参数，必须指定内存区内该参数表的首地址。在应用于PID指令之前，需要将参数转换为标准化的浮点数表示形式，转换的步是把实际值从16位整数数值转换为浮点数数值，第二步是将转换后的浮点数再转换成位于0.0～1.0之间的标准化数值。
表4.1 PID回路参数表
由于机械-液力传动系统惯性较大，本系统仅采用比例和积分控制，100毫秒中断一次，做PID计算，通过工程计算初步确定其增益和时间常数为Kc＝2.5、Ti＝60s、Td＝0s、Ts＝0.1s，计算后可达到优控制效果。
5 结 论
基于西门子PLC的控制系统，实现了对液力偶合器主要运行参数的实时监控。通常，电厂锅炉配备两台以上的给水泵，结合蒸汽锅炉运行状态的自动监测，可以实现整个机组的在线监控、故障诊断和报警等,西门子PLC具有丰富的网络构建功能，液力偶合器控制系统尚有很大的可扩展性。
本文作者创新点在于：利用PLC的PID调节功能取代了原来电动执行器必需配备的勺管伺服放大器，加快了系统的响应速度。