机械设计制造及其自动化专业外文翻译--新型六头软胶囊滴丸机控制系统的改进_精品.docVIP

附录A译文 新型六头软胶囊滴丸机控制系统的改进 1. 引言 滴丸机是鱼肝油生产行业非常典型和极为重要的设备，六头软胶囊滴丸机是近年自行研制开发的专用设备，具有较高的技术含量，己成功研制出第一代和第二代设备，取得了非常好的经济效益和社会效益．为了企业更好地发展以适应新的形势，经集体研究决定再研制2台六头软胶囊滴丸机第三代设备．通过对前面己投入使用的两台六头软胶囊滴丸机的实际工作情况及其工作状态进行研究分析，对不足之处进行改进，研制出更理想的第三代新设备，以满足生产需要．新机台电气部分主体方案依然采用PLC与HITECH工业级人机界面进行控制和设计，并针对前两台设备在使用过程中存在的不足之处如：液位控制系统低位槽溢油现象和胶温控制系统超调现象进行改进，同时设计和完善相应的人机界面的功能以及报警、帮助和历史趋势图等信息保存功能． 2. 六头滴丸机系统的构成 根据新设备控制系统的要求及安装的需要，既要继承前两代设备的优点，又要对其不足之处进行改进和完善，采用DELTA DVP14SS11T2型PLC，可带模拟量I/O模块，方便地实现温度、电流等模拟量的显示与控制．本机电气控制系统主要包括六个滴头的控制，以两个滴头为一组，共三组；每组含电机两台以及胶温控制系统和电流采集控制系统。此外，石蜡油循环泵和液位控制系统构成石蜡油循环系统，并有石蜡油制冷控制系统以及胶丸输送系统为三组共用．控制系统结构示意图见图1[1]［２］．要求能够在人机界面上实现对系统的控制和状态显示，参数设定、修改和当前值的显示，报警功能；在此基础上，对胶温控制系统和液位控制系统进行改进设计，并进一步完善人机界面的功能. 3. 控制系统的改进与技术处理 3.1 温度控制系统的改进 温度控制系统主要由胶加热系统和石蜡油制冷系统两部分组成，温度主要是由传感器PT100采集温度参数，传给PLC的PT模组，然后通过PLC对模组所采集的信息进行处理．处理方式是采用明胶加热和石蜡油制冷两种模式，在胶加热系统中，由于采用PT模组作为温度的采集，需要编制PLC程序实现PID控制，通过PLC晶体管控制固态继电器的输出，以达到对明胶加热的控制．制冷部分主要对PT模组的信息进行处理，根据工艺要求控制好冷冻机组的温度． 在胶加热系统中，由于明胶温度的控制采用PLC的PT模组控制电加热器通过石蜡油域隔层对明胶进行间接加热．石蜡油的热导率介于不锈钢和明胶之间，因为是间接加热，控制效果要经过一定的延迟才能作用到胶液，呈现纯滞后环节特征，胶箱采用不锈钢材质，热导率较高，具有小惯性环节特征；明胶自身的热导率则较低，具有大惯性环节特征，采用传统PID控制存在启动过程超调大，过渡时间长的问题． 3.1.1控制器的设计与实现 基于以上分析，本文将传统PID控制和模糊控制［３］［４］［５］结合起来，设计出一种新的混合型模糊PID控制器，对温度控制系统进行改进，并给出系统的MATLAB仿真和基于PLC的软硬件设计和实现．混合型模糊PID温度控制器的系统控制框图如图2所示.图中u*(t)为PID控制的输出，△u(t)为模糊控制的输出，u(t)为总的控制输出．模糊控制器设计的基本思路是以误差e和和误差变化△e为输入，进行模糊推理，适当增大或减小比例部分的控制作用，如当温度接近设定值时，适当减小比例部分的作用，以减小超调量；在温度上升的初始阶段则适当增大比例部分的作用，以加快响应速度；从而同时获得较小的超调量和较快的响应速度。 3.1.2 仿真分析 温度控制系统控制对象的近似数学模型为，取K0 =2, τ*=3, T=10. 图3分别是采用不同的控制方式时，系统阶跃响应过渡过程曲线．二者对比，可以发现传统PID控制的超调量高达50%，而模糊PID控制的超调量明显减小，可见模糊PID控制效果明显优于传统PID控制． 3.1.3 基于PLC的控制器的实现 在仿真的基础上，设计基于PLC的控制器，新型全自动软胶囊机采用DELTA DVP-14SS11T2 PLC和HITECH PWS3260DTN可编程触摸终端作为实现平台．胶温控制系统是由DVP04PT-S PT模组采集温度参数，再经PLC进行逻辑运算，实现温度控制．DELTA DVP-14SS11T2本身没有模糊控制器功能．为了达到模糊PID控制功能，需编写模糊运算功能的PLC程序和PID的逻辑运算程序．模糊运算主要包括精确量模糊化，模糊推理,去模糊化等步骤，最后用查表的方法计算出模糊控制的输出△u(t)；将按常规方法整定出的PID参数输入相应的单元，并用PID指令直接计算出PID控制器的输出u*(t)，最后把两部分合在一起作为控制器的输出．输出PWM信号控制加热管接通时间的占空比，从而对温度进行控制．在计算△u(t)时，因为已经对模糊规则进行了合理的简化，所以，减小了在线