台达PLC在乳化机控制系统中的应用

油相锅

乳化锅

水相锅

油相锅

1

罐温度

1

1

1

温度显示

2

蒸汽升温阀

1

1

1

温度控制

3

蒸汽排水阀

1

1

1

温度控制

4

冷却降温阀

1

温度控制

5

出料电磁阀

1

1

1

开关控制

6

液压站电机

1

液压控制

7

升降液压电磁阀

1

升降控制

8

升降上下限位开关

2

1

升降控制

9

真空泵电磁阀

1

压力控制

总

计

3

1

1

8

3

3

3.4 变频器的选择及通信

乳化机系统有主搅拌电机1个，均质电机1个，液压站电机1个，真空泵1个，功率均为KW级，对于电能的消耗大，由于变频器具有调速节能和软启动节能的作用，因此考虑选择用变频器。

本系统中选用台达VFD-M和B系列的变频器。根据人机界面上控制的转速设定，输出4～20mA的信号以调节电机的转速，变频器的运行需要和PLC进行MODBUS通信来确定是否启动或停止。

4 控制系统的软件设计

4.1 软件设计的基本要求

操作功能主要是方便操作，需要人机对话界面。系统的规模越大，自动化程度越高，要求也越复杂，比如下拉式菜单设计、趋势报警、I/O信息的显示以及有关数据、表格的更新存储和输出等。图4为设计的乳化锅人机界面。



图4 乳化锅人机界面

4.2 I/O信号及数据结构分析

工业现场的检测信号是多种多样的，有模拟量也有开关量，PLC就以这些现场的数据作为对被控对象进行控制的源信息。通过对PLC的工作现场数据进行分析，确定了每一个I/O信号的地址。依据生产过程从前至后，I/O点数由小到大的原则把I/O信号集中编址。部分I/O信号的分配见表2。

表2 I/O信号的分配表



乳化机的温度控制系统是以三个锅的温度为被控制参数，冷却水流量为控制参数的回路控制。由于锅温系统是具有大滞后和时变性的系统，被调量不能及时反映系统受到的扰动，调节器的动作需经过一定的滞后时间才能影响被调量，经常会引起系统的响应超调过大或发生振荡，导致系统过渡到其他操作状态，用常规PID控制很难得到满意的控制结果。

本控制系统采用台达公司的DVP48EH00R系列的PLC为核心部件，实现恒温控制，控制系统的原理框图如图5所示[5]。PLC根据采集的信号计算出偏差e(t)和偏差变化率ec(t)，按照模糊PID的控制压膜电感工厂规则计算控制量u(t)，并输出控制量u(t)。经过PLC的D/A转换，变成4～20mA的电流信号，送到调节阀来调节蒸汽或者冷却水的流量，实现系统温度的智能控制。

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