一、系统控制的关键是压力.DOC

一、系统控制的关键是压力 从系统工作的实际过程来看，压力控制可分为二个阶段：起始加压，正常工作压力控制和工作结束时卸荷。 起始加压和工作结束时卸荷。 系统工作压力较高时，有的高压设备工作压力达60MPa，如果设备直接加压至工作压力P工作或由工作压力P工作直接卸荷至0 MPA,必然会产生大的压力冲击,严重损伤设备,降低设备使用寿命,甚至发生事故。 为了解决这个问题，可使设备缓慢加压和卸荷，如图1。设备加压时，使系统压力沿加压曲线缓慢上升，经过一段时间（如10分钟，可设定），压力达到P工作时停止加压，系统进入工作状态。设备卸荷时，使系统压力沿卸荷曲线缓慢卸压，经过一段时间，系统压力卸至0 MPA时，系统停止卸压。 加压和卸压的控制在实际工作中是容易实现的。 正常工作压力控制。 正常工作压力控制方法：由于系统压力变化是非线性的，而且受各种因素如加工精度、温度、物料粘度等的影响较大，因而系统是非定常的,时变的。对这种非线性时变，且无法建立其数学模型的系统，用传统的控制理论方法是难以保证控制效果的，只能采用在不了解系统数学模型基础上的控制方法，当今常用的模糊控制方法能比较好地解决本系统控制问题。 本系统具有其特殊性。由于系统采用往复柱塞泵送液体物料，压力脉动较大，要想象一般控制系统一样精确控制压力是很难的。从设备要求的性能来看，有一定的压力波动对均质效果反而有好处，这种压力脉动可加剧物料颗粒的相对运动，使它们受到更多的碰撞和剪切，产生更好的细化效果。但压力脉动太大也有不利的一面，压力脉动过大使系统工作不稳定，降低关键部位件的使用寿命。总之，从系统性能要求来看，最好压力能在一个较小的范围内有压力脉动，而当压力超出这个范围时能很快回到这个范围里来。 具体控制方法：如图2，系统允许压力范围〖P1，P2〗，当压力P∈〖P1，P2〗时，系统正常工作。（P2，P4）U（P3，P1）为模糊控制区，在这个范围内根据压力偏差E及其变化律C调整压力，使之回到〖P1，P2〗区间内。为保证控制迅速可靠，〖0，P3〗U〖P4，+∞ 〗区间内采用砰砰控制，给予系统最大调整量，当压力回到〖P3，P4〗时再由模糊控制使压力回到〖P1，P2〗之内。 图2 压力控制分区 3.压力阻尼 由于往复泵的压力变化较大，根据设备使用的实际要求，允许对压力进行一定阻尼之后的信号作为控制输入信号，使系统具有较好的稳定性。这种阻尼可采用两个环节：其一，为保证传感器和均质阀之间加一阻尼器，使传感器的输入压力有所衰减。其二，由压力传感器输出的信号不直接作为压力输入信号，而使之经过一阻尼环节，本系统可采用一惯性环节阻尼输入信号，之后再输入控制器中。这种阻尼参数调整应恰当，一方面要使系统稳定工作，另一方面又要不使压力信号过分失真，影响控制效果。 ?????? 二、流量的控制是容易实现的。 我们知道，往复柱塞泵属于容积式泵，其理论流量与压力无关，表达式为Q＝nzd^2sπ/4 ，其中柱塞数ｚ、柱塞直径ｄ、柱塞行程ｓ对于同一台机器而言是固定的，不可更改，唯一可以变动的就是柱塞往复运动的频率ｎ。因此，通过变频可以方便地控制电机转速，从而改变柱塞运动频率ｎ，达到控制流量的目的。 ????三、系统硬件分析设计 机器对系统硬件的要求： 能够实现控制作用。具体地说，能够正确控制如下元件：主电机、油泵、电磁卸荷阀、步进电机、出料换向阀，以及能够检测系统压力信号、进出料状况、冷却润滑情况等。 性能可靠。元件动作正确，对环境的适应性强。具有良好的抗干扰能力。 便于安装、维修。 硬件设计总体方案。为保证系统控制的可靠性，选用PLC为中心控制元件，控制系统压力及各开关量。总体结构如图3 图3 系统硬件结构图 PLC选择过程中应注意的一些问题。 输入、输出电压为24V并有足够的开关输入、输出接点。 PLC的响应速度要快，能够跟上压力的变化。 PLC要具有高的可靠性、抗干扰性，以适用均质机较恶劣的使用工况。 四、系统软件分析设计 机器工作过程分析。 开机：首先由PLC发信号开控制油泵，关卸荷阀，而主电机未开，这时PLC检测控制油路压力P控是否小于P0，如果P控≤PO，系统可正常开机。如果系统由于工作过程中突然断电等原因使机器未卸荷即停止工作，这时P控PO。如果直接开机，压力冲击会给机器带来损害，为此应先使系统卸压，当P控≤PO时卸压完毕。 加压：如果P控≤PO，开主电机，系统正常加压，当系统压力P≥P正常即停止加压。 系统正常工作：正常工作过程中，PLC监视机器工作状态，以模糊控制理论控制系统压力。 关机：当P控≤PO时，系统卸荷完毕，关液压泵、开卸荷阀、关主电机。 特殊工况 ａ 强制关机 在任何情况下关机，都应先卸荷后关机。 ｂ 无料关机 如进料口断料或来料不足，进料口传感器发出信号，系统卸荷关机报警。 ｃ 料满关