基于S7-300PLC的紙張質(zhì)量控制系統(tǒng)

　?。?）紙機(jī)車速顯示和調(diào)節(jié)

　　從紙機(jī)傳動部變頻器和增量式編碼器組成車速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并把車速信號傳輸給計算機(jī)顯示，通過檢測信號和設(shè)定信號之間的偏差發(fā)出調(diào)節(jié)控制信號，保持車速穩(wěn)定。

　　2.5os站（操作員站）的功能設(shè)計

　?。?） 組態(tài)設(shè)計、仿真調(diào)試、監(jiān)控和控制操作。

　?。?） 與現(xiàn)場控制站連接通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)的分散控制。

　?。?）完善的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，進(jìn)行工控軟件的二次開發(fā)，提供人機(jī)監(jiān)控操作界面。為保證控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在信號的采集和控制通道采用系統(tǒng)隔離技術(shù)，傳感器信號通過隔離器進(jìn)入plc的模擬信號采集模塊，所有邏輯信號和閥門控制信號采用施奈德中間繼電器隔離，保證控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表的完全隔離。該控制系統(tǒng)所有的壓力、流量、液位、濃度、溫度等信號以動態(tài)的形式在計算機(jī)上顯示。系統(tǒng)的各個控制參數(shù)、工藝參數(shù)及生成的數(shù)據(jù)庫自動的存貯在計算機(jī)中，便于實時查詢。

3系統(tǒng)控制策略

　　紙張生產(chǎn)過程中，定量和灰分的調(diào)節(jié)是一個大時滯、大慣性、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜控制過程。傳統(tǒng)的pid很難對其進(jìn)行有效的控制。本系統(tǒng)利用智能控制策略結(jié)合pid控制很好的解決了紙張定量和水分的控制。

　　3.1系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)具有定量和水分的測量及控制，橫向定量曲線的輸出，絕干漿流量控制。plc根據(jù)定量水分的設(shè)定值和檢測值之間的偏差，按一定的控制規(guī)律發(fā)出控制信號，分別調(diào)節(jié)定量閥的開度和和烘缸蒸汽壓力的大小，保持定量水分的穩(wěn)定。

　?。?）調(diào)漿箱上漿濃度的自動檢測和控制，克服了中濃漿濃度的變化對紙張定量的影響。

　　（2）烘干部烘缸汽壓的自動檢測和調(diào)整，克服了外來汽壓的波動對紙張水分的影響。

　?。?）crt顯示紙張定量水分的工況數(shù)據(jù)歷史記錄。根據(jù)紙張定量水分的設(shè)定值和測量值之間的差值，控制漿流閥的大小和及蒸汽壓力閥的動作，保正產(chǎn)出高質(zhì)量的紙張。

　?。?）根據(jù)工藝，通過電腦鍵盤設(shè)定控制參數(shù)和設(shè)定值。

　?。?） 系統(tǒng)操作規(guī)范有手動和自動兩種方式，可根據(jù)需要自動切換。

　　3.2 控制算法

　　紙張定量的控制特性表現(xiàn)為滯后時間長、時間常數(shù)較短、測量值離散度較大。紙張水分的特性表現(xiàn)為時間常數(shù)大、易受干擾。在紙張生產(chǎn)過程中定量水分的控制存在著強(qiáng)耦合特性，因此要想達(dá)到理想的控制效果，就必須對定量水分的控制回路進(jìn)行解耦，把紙張定量水分的控制回路分離開消除它們之間的相互影響。控制方案如圖2所示。控制軟件包括：縱向定量水分控制軟件，絕干漿控制軟件，烘缸控制軟件。

　　3.3 軟件設(shè)計

　?。?） 設(shè)計平臺：控制系統(tǒng)在windows xp環(huán)境下運(yùn)行，編程軟件為stpe7v5.4，組態(tài)軟件用wincc。為方便操作人員操作，所有微機(jī)操作都是用鼠標(biāo)，畫面切換、各參數(shù)設(shè)定都采用鼠標(biāo)點擊畫面上的按鈕來實現(xiàn)，所有的操作界面都使用漢語。畫面直觀、易懂、操作方便。系統(tǒng)用profibus總線與下位s7-300plc進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，下位s7-300通過cp340通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使系統(tǒng)的軟件和硬件組成一個完整的系統(tǒng)，保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。（2）人機(jī)界面：操作站上的人機(jī)界面有以下畫面組成。

各參數(shù)（紙張定量、水分、厚度、灰分等）信號橫向顯示，設(shè)5s畫面更新一次；

　　各參數(shù)（定量、水分、厚度、車速、流量、濃度、壓力閥門開度等）歷史趨勢記錄，設(shè)2秒鐘更新周期。

　　實時、動態(tài)、直觀的顯示各控制點的工藝流程。

　　報警畫面：操作員用鼠標(biāo)點擊報警按鈕，就會切換到報警畫面，操作員可直觀的看到報警信號的工位號、報警類型、注釋、報警時間和當(dāng)前值（實時更新），點擊報警項就會切換到報警工號對應(yīng)的操作界面，操作員可進(jìn)行相應(yīng)的修改。所有的報警可通過復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位。

　　歷史報告畫面：可以查詢操作人員的操作記錄和操作的詳細(xì)時間，包括程控系統(tǒng)的啟停、各參修改前和修改后的值等控制參數(shù)和工況參數(shù)設(shè)定界面。可存貯1年的歷史數(shù)據(jù)庫。

4結(jié)束語

　　目前國內(nèi)紙張質(zhì)量控制系統(tǒng)通過進(jìn)口國外關(guān)鍵設(shè)備結(jié)合國內(nèi)的技術(shù)和裝置可以達(dá)到國外成套設(shè)備的控制精度與控制效率。從而開創(chuàng)了一種性能/價格比極高的qcs模式。