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纺织机收卷控制系统中的PLC控制 　　(天津工业大学计算机与自动化学院，天津300160) 　　摘要：文章通过对现有纺织机收卷控制系统的分析，针对其稳定性和动态性能存在的不足，设计出新的系统。本系统是以PLC为中心的闭环控制系统，其特点是对变比值参数的修订，对卷径补偿和变比值、变积分常数控制技术的应用。 　　经实验测试本系统在稳定性和动态性能上取得令人满意的效果。 　　关键词：收卷控制；变比参数值；卷径补偿；欧姆龙PLC 　　中图分类号：TS103文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)02—0088—02 　　随着技术的发展人们对收卷系统的精度要求也在不断提高，而收卷控制系统不仅要求有先进的机器设备，更要求有很高的生产工艺技术水平。当今国内市场上使用的收卷控制设备在动态性能和稳态性方面存在一些不足，对其在控制方面的改进是必要的。 1收卷控制过程 　　收卷亦称卷取或卷绕，以恒定的张力或渐减张力将带状材料卷绕成规定直径的卷装。收卷控制系统示意图如图1所示。 　　系统由PLC，触摸屏、电动机1、电动机2、变频器1、变频器2、减速机1、减速机2等组成。在收卷过程中变频器2的初始速度值必须与变频器1的速度设定值成比值关系，在整个调速范围内，其比值系数必须是可调的即变比值控制。同时应采用卷径补偿控制，消除卷径变化对张力的影响。措施之一是根据卷经的变化，对比值系数进行调整。同时为了改善系统的性能，需要根据误差的大小自动改变增益值和积分时间常数，达到既响应快又抑制超调且无稳态误差的目的〔1〕。 2常用收卷方式存在的问题 　　在张力闭环控制系统的动态性能和稳态性能方面，存在以下三个问题：①卷绕线速度V2应与拖引辊的线速度V1成比值关系的准确确定。②卷绕半径r2是逐渐增大的，r2的变化是对带材张力F的内部扰动。③误差对系统性能的影响。740)this.width=740border=undefined#111nmousewheel=returnzoom_img(event,this) 　　740)this.width=740border=undefined#111nmousewheel=returnzoom_img(event,this) 3解决方案 　　系统采用了参数自适应、信号自适应、多模态控制和专家控制等先进控制策略解决上述三个问题。系统的知识库、控制规则集和推理机构均由PLC来实现。 　　控制程序应用BCMP块比较指令，将误差划分为16级，即16个范围，当误差落在某个范围内时，相应的位变为ON，则调出相应的增益值和积分时间常数。共有16级增益和16级积分时间常数可供自动调用，即规则集包括16条规则，其推理机构由BCMP来实现，根据误差大小自动改变控制器的参数。根据卷绕辊的实际半径和实际调试数据，设置48个调整系数，在卷绕过程中，根据卷径自动调整比值系数〔2〕。 　　张力闭环控制系统框图如图2所示，使用张力传感器直接检测带材张力所构成的负反馈控制系统。系统由PLC、VLT2830型变频器、变频电动机2、减速箱2、张力传感器及变送器组成。图中的乘法器、积分器、张力-伸长量变换系数kT是数学模型中的相应环节。 卷绕线速度V2为： V2=ω2×r2(1) 卷绕辊瞬时半径r2为： r2＝r2.0＋δ?N(2)〔3〕 式中：[ω2——卷绕辊角速度； r2.0——卷绕轴(卷绕辊空辊)半径； δ——带材厚度； N——卷绕层数。 　　对于张力F而言，拖引辊线速度V1是外部扰动，卷绕辊半径r2是内部扰动。 　　若V1增大，线速度差(V2-V1)减小，伸长量Δlτ减小，张力减小，误差增大，PLC的模拟量输出单元DA003的第2路输出增大，VLT2830变频器输出频率增大，变频电动机2的转速增加，则卷绕线速度V2增大，张力增大并恢复到设定值，这就是张力闭环控制系统对扰动V1的调节作用。 　　当r2增大时，V2增大，线速度差(V2-V1)增大，伸长量Δlτ增加，张力增大，误差减小，PLC的模拟量输出单元DA003的第2路输出减小，VLT2830变频器输出频率减小，变频电 　　动机2的转速降低，则卷绕线速度V2减小，张力减小并恢复到设定值，这就是张力闭环控制系统内部扰动r2的调节作用〔4〕。 4具体方案的实施 4.1变比值选择 　　数据存储器DM0050中存放的是车速即拖引辊线速度设定数据(BCD码)，DM0052(车速(拖引辊)速度设定(BCD码))中的数据是对应的二进制数据。 　　在开始卷绕时，卷绕辊为空辊，其半径r2.0为卷绕轴的半径，此时的线速度V2应与车速V1成比值关系，收卷线速度设定比值系数k2.0为DM0061/DM0064(可变比值系数)。由于变频器模拟量设定值与变频器输出频率之