在润叶加水系统中运用PID_控制技术的设计精选.doc

在润叶加水系统中运用PID控制技术的设计 巫海鹰 （四川烟草工业有限责任公司西昌分厂，西昌 ） 时间：2011年06月 摘要：本论文为在润叶机加水系统中运用PID 控制的研究，采用Logix5563 处理器中的PID指令，实现在加水过程中的闭环控制。处理器通过计算皮带秤流量而得出的加水量设定值（SP）和实际过程中加水流量值（PV）的偏差（E），通过运行PID 指令，处理器输出信号给控制阀，使得加水量稳定在设定值。同时，我们可以通过调整Kp、Ki、Kd 值对PID 控制进行调整。 关键词：闭环控制 偏差 论文主体： 一、润叶加水系统的PID控制设计要求 随着精细化分组加工生产在卷烟制造业的进一深化，各种工艺指标都在进一步提高，它对制丝线设备的生产能力提出了更高的要求。在制丝生产中烟叶的水分控制一直都是衡量一个生产线工艺水平高低的一个重要标准。西昌分厂原来的制丝生产线的润叶加水系统采用的是开关控制，是在满足以前的工艺标准的情况下设计建造的。随着生产工艺的不断提高，现在控制精度已要求就控制在-3%～+3%之间，而原有的控制系统是完全不可能达到的。环视在当前国内烟厂制丝线润叶机加水系统中，已普遍采用了调用PLC 控制器的PID 指令，实现在加水过程中的闭环控制，使得加水量稳定在生产设定值，以达到满意的加水效果。此项技术技术成熟、安全可靠。现已在全国多家烟厂中得到应用，并取得了非常满意的效果。西昌分厂的润叶加水系统的改进也将采用PID 控制技术，以满足当前的工艺要求，对润叶加水PID 控制系统有以下要求： 1． 在整个的生产过程中润叶加水存在几个不同的阶段，每个阶段要求的加水量也不相同。PID控制器能准确调整加水量，做到在生产的不同阶段，进行不同加水量的精确调节。 2． 西昌分厂制丝生产线的烟叶品种很多，为了获得更好的制丝质量，每种烟叶的加水比例是不相同的。PID 控制器能满足对不同的烟叶实现不同加水比例的加水，满足烟叶精细化加工的要求。 3． PID 控制的参数在人机界面上设置，有手动和自动两种控制方式。在手动控制模式时，控制器的输出由手动输入的设定值产生；在自动控制模式时，控制器的输出由PID 控制器自动调节。 4． 整个加水控制系统的控制精度在-3%～+3%之间。 二、PLC控制器选型 1 、PLC控制器的选型要求 PLC 的选型是以西昌分厂制丝线“扩能升级”技术改造的具体情况，以及生产线工艺流程的特点和应用要求作为依据的。并且按照PLC 及相关设备应是集成的、标准的，易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型。所选用PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。在综合分析了系统的具体情况后，按照以下几点要求： ①输入输出(I/O)点数的估算：根据统计的输入输出点数，再增加10%-20%的可扩展余量。 ②存储器容量的估算：存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小。 ③控制功能的选择：该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 ④机型的选择：PLC 按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU 字长分为1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。 ⑤ I/O 模块的选择：输人输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。 ⑥电源的选择：应采用不间断电源或稳压电源供电。 ⑦存储器的选择：应选择容量大，档次高的存储器。 ⑧冗余功能的选择。 2 、选型系统概述 我们最终选定了美国A-B 公司的ControlLogix 系统 Logix5563（1756-L63）型PLC 处理器。 ①ControlLogix 系统不仅是一个PLC 系统，而且它的结构体系更是一个技术先进的控制平台。和传统的PLC 不同，ControlLogix 系统在任何大小规模上都是模块化的，可以根据实际应用来选择合适的存储容量、处理器的个数、网络类型和I/O 模块。ControlLogix 系统既可以连接先进的网络系统，如以太网、ControlNet 和DeviceNet，也可以在A-B PLC 的核心网络如DH+、远程 I/O 链路之间实现桥接.这时的 ControlLogix 系统就是一个网关，只要在框架上插入所需连接网络的通信模块，ControlLogix 系统就可以不需要处理器而集成 已有的PLC 系统[7]。而且ControlLogix 系统具有以下特点：1）网络的无缝连接。2）高速处理3）集成化4）工业化5）结构紧凑6）带电插拔。ControlLogix 系统的控制器提供模块化用户内存750K～8M 字节，能解决最大I/O 点数为4000个模拟量和128，000 个数字量，Comp