北海回收西门子PLC模块

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3.1控制系统基本原理

该系统主要由硬件和控制软件两部分组成，其中硬件部分包含可编程控制器(本方案PLC选用三菱公司的FX2N-80MT)及其配套的A/D模块、通讯模块、接力器行程测量组件(选用磁感应高精度、高速脉冲输出)、信号功率放大板、液压比例阀、电源、操作开关、按钮以及信号灯等组成;其系统硬件构成如图一所示。软件由三菱公司配套可在WINDOWS下编程的FXGP-WIN-C开发而得。系统的基本控制策略如下：整个系统可视为以位移量偏差为负反馈的闭环电液随动系统，在多只接力器不同步的情况下，以其中一只为基准，在给定的启、闭规律基础上按经典PI控制算法，产生控制量作用到液压比例阀上，液压比例阀控制油**大小校正发生的不同步的偏差以保证各油缸的同步运行，其基本控制原理框图如图二所示

3.2各部分工作元器件特性 3.2.1控制运算部件PLC及其各功能模块
PLC(FX2N-80MT)是整个系统的核心控制部件，其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已成为实现各种控制的现场级设备。其主要性能指标有：运算速度：0.08uS/步(基本指令)，1.52uS—数100uS(应用指令);用户程序内存容量：16K，系统程序内存容量：8K;应用指令：128种298个;输入口：5组每组8个，其中高速记数口8个(X000—X007);响应速度：8个点合计小于等于20KHZ，自带电源容量：24V600mA;输入电源：AC/DC170V—250V。各功能模块：1)模数转换模块FX2N-4AD：用于接收压力传感器输出的4-20mA电流信号，将其变为PLC程序可用的0-1000的十进制数。其性能指标如下：功耗：DC5V30mA，模拟量输入范围：电压DC-10V--+10V大-15V--+15V(输入阻抗200K)，电流DC-20mA--+20mA大-32mA—+32mA(输入阻抗250)，;输出数字范围：-2047--+2047;分辨率：电压5mV，电流20uA;线性度：±1%F.S，采样速度：普通通道15mS，高速通道：6mS;3)数模转换模块FX2N-2DA：将PLC运算得到的控制量数值转化为电压信号输入到比例阀放大板控制液压比例阀。其性能指标如下：DC5V30mA,数值输入范围：-2047—+2047;模拟量电压输出： -10V—+10V，线性度：±1%F.S，分辨率：电压5mV(10V×1/2000)，转化速度：普通通道18mS，高速通道：3.5mS;

　　3.2.2测量部件：位移传感器
选用美国MTS Temposonics III(PB/PH)非接触式位移传感器
原理：由询问信号的电流脉冲所产生的磁场(沿波导管运行)与位置磁铁产生的磁场相交产生一个应变脉冲信号，计算这个信号被探测所需的时间周期，便能换算出准确的位置。
性能及指标：分辨率：2um;响应速度：比其他测量方式：快4到20倍;提供网络数字输出SSI CANBUS PROFIBUSDEVICENET;符合欧洲CE规格
3.2.3执行部件:比例阀(包括放大板)
此环节是电气控制信号与机械液压系统连接的关键部分，直接影响到控制系统性能的发挥，选用德国REXROTH的VT5005带阀芯位置反馈的自动式比例方向控制阀，其放大电路技术数据如下：电源电压DC24V，功率50VA，控制电压±9V，大输出电流：2.2A。
3.2.4操作显示终端
本系统选用三菱的GOT940触摸操作显示终端，其画面可通过配套的GT-DESIGE软件制作并通过专用通讯电缆AC30R-9SS与PC机连接进行数据传送及调试。安装此显示终端可丰富人机界面，监视多个参数，对即时分析筒阀开启、关闭的运行状态提供方便。
3.3、控制策略
利用三菱PLC丰富的指令编制控制程序，对于现场调试及不断完善、优化控制程序具有重大意义。整个控制程序的流程框图如图三所示。
3.3.1具有启闭运动规律的调节给定量
圆形筒阀在启闭过程中，根据其安装结构及位置可知：在运动到全行程的中间段时，各缸允许发生的偏差小，为了保证液压调节系统的调节品质，可将给定量降低，放慢筒阀运行速度。在动水关闭过程中，为了控制蜗壳水压上升率，筒阀关闭速度可分段进行设置。其他启闭规律可在筒阀的运行实践中得到，通过编制具有启闭运动规律的调节给定量实现。

3.3.2基准缸判断
把每一次开关动作完成后的慢及行程小的一缸作为下一次筒阀启闭运行的基准缸，因为此缸响应调节量的能力弱，让它只接收固定的给定输出，调节其它缸的输出量以适应基准缸。
3.3.3油压参与调节
当某缸油压上升速率超过设定值，说明此油缸侧运动受卡阻，此时应降低基准缸的给定值，使系统调节变得更加平缓，顺利完成启闭操作。
　　3.3.4保护及信号设置
油缸油压或四油缸油压之间的差值超过某一整定值油压保护动作;链条张力过载保护通过行程开关接点进行调整;全开、全关极限位置也是在相应位置安装行程开关实现。为了防止油路系统的油垂效应，在临近全开、全关位置时减小比例阀开度，并延时返回开启和关闭中间继电器。现场控制柜装设有以下信号：全开、全关、中间位置、1#-6#链条张力过载。
　　3.3.5相关参数显示
因为现场控制柜安装了操作显示终端，通过PLC算术指令的运算可以得到多个有关筒阀运行的参数并在一个画面内显示，如各缸的行程、各缸比例阀阀芯位置反馈电压、比例阀阀芯位置(占各阀全开的百分比)、油压、运行速度、筒阀下滑、每次开关经历时间以及各个故障信号、全开全关信号、中间位置信号、下滑信号以及各缸油压、控制量、比例阀开度与位移的关系曲线等。

4、设手动调节功能，保证控制系统的可靠性
当链条张力过载筒阀卡死在中间位置或PLC控制系统故障时，可将“手动/自动”切换开关置“手动”位，各缸比例阀直接由功放输入给定电位器调整。
5、与计算机监控系统通讯，提供现场更多信息。
为了与计算机监控系统各机组LCU的工控机通讯，特在PLC内开辟一个连续的数椐寄存器与中间继电器寄存器区，将要上装的数据和状态变量放在一起，以便工控机快速读取。工控机与PLC的通讯协议是MITSUBISHIPLC通讯协议;数据传输格式：RS422异步;通讯速率：9600bps;转送的字符：ASCII字符，其中1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位;字符奇偶校验：偶校验偶数据;数据转送结果校验方式：和校验。
6、结束语
PLC控制技术运用于筒阀的控制，有效地解决了筒阀多只油缸的同步问题，**了系统的可靠性，减少了油缸数量，节省了投资，充分发挥了筒阀在水轮机运用上的多方面优势，实现了与计算机的通讯，为计算机远方监控提供了功能完善的现场单元。

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