PLC在电磁感应加热造纸烘缸中的应用
S7-200系列产品可以提供5种不同性能的CPU模块供客户选用，以控制系统成本。它包括一系列的扩展模块，比如数字量输入(DI)、数字量输出 (DO)、模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)、热电阻模块(RTD)，以及以太网、调制解调器模块、Prohibits-DP扩展模块等等一系列功能强大的模块，可以方便地与各种现场仪表配合使用，采集现场的各种信号并控制各种设备的运行。
S7-200系列产品还提供有小型的人机接口(HMI)设备-TD200文本显示(Text Display)装置，可以方便地设置系统的各个参数，实时地显示关键变量值，并且组态简单、方便好用、价格便宜，省去了专门的IPC设备及上位机监控软件，节省了系统成本。用TD200作为本系统的人机交互界面，完全可以满足生产过程对参数改变的要求。另外，SIEMENS提供的专门针对S7-200系列PLC编程的Micro／Win step7软件，支持梯形图等3种PLC编程方式，好学易用；并且集成了PID算法模块、数字滤波算法模块等常用的功能，供编程人员调用，极大地提高了开发效率，缩短了开发时间，节省了系统开发成本。
2．3．2 PLC外围扩展模块
在PLC程序中，主要是要实现对五套回路的控制：三套电烘箱的功率控制回路，以及两个电磁感应烘缸线圈的功率控制。三个烘箱的温度检测采用PT100铂热电阻，用三线制接法直接接入温度检测(RTD)扩展模块；电磁烘缸的温度检测不能使用铂热电阻，而是采用红外测温仪，红外测温探头直接将检测到的温度转化为0～5V标准电压信号工字电感器，通入模拟量输入模块(AI)，占用一个AI通道。两个电磁感应烘缸线圈回路使用同一个烘缸温度信号即可。五个内环电流检测，使用互感线圈将0～50A的电流信号，转化为0～5V的电压信号，输入AI模块，占用5个AI通道。
另外需要控制的是烘缸的转速。烘缸由一个变频电机驱动，经过齿轮箱减速，使烘缸按不同速度转动。通过输出一个4～20mA的控制电流给控制柜中的变频器，从而调整整个系统的走纸速度，变频器的输出占用一个AO点。统计以上模拟量需求，共需要：
(1)RTD输入点数：3
(2)模拟量输入点数：6
(3)模拟量输出点数：6
另外需要控制比如吹风、去湿电机的起停，烘缸罩的升降等数字量信号，在CPU226XM上带有24位的数字量输入、16位的数字量功率电感器输出通道，已经可以满足系统中数字量的输入输出，不需要另外选择数字量扩展模块。
综上所述，最后选择的S7-200系列PLC硬件模块如下：
(1)CPU控制器：CPU226XM;
(2)温度检测模块：EM231，2块；
(3)模拟量输入模块：EM231，2块；
(4)模拟量输出模块：：EM232，2块；
(5)电源(24V直流稳压源，5A)，1块。
3 PLC软件及控制算法
3．1 PLC编程软件及通讯
对于SIEMENS S7-200系列PLC，西门子公司提供了Windows平台下的编程软件Micro／Win step7，包含完整的国际化支持，可以使用完全的中英文界面进行操作，降低了使用的难度。Micro／Win step7软件有以下特点：a．Step7-Micro／WIN是在Windows平台下运行的SIMATIC S7-200PLC编程软件，简单、易学、能够解决复杂的自动化任务；b．适用于SIMATIC S7-200PLC机型软件编程；c．支持IL、LAD、FBD三种编程语言，可以在三者之间相互切换；d．程序块具有密码保护功能；e．提供软件帮助你调试和测试你的程序，它包括监视S模压电感器7-200用户正在执行的程序状态，为S7-200指定进行程序的扫描次数，强制变量值等；f．指令向导功能：PID自整定界面，PLC内置脉冲输出(PTO)，脉宽调制(PWM)，指令向导，数据记录向导，配方向导等；g．支持TD200和TD200C文本显示界面。 Step7-Micro／Win编程软件通过支持协议的编程电缆进行通讯、上传、下载程序，是最简单，最经济的通讯方式。
3．2 串级PI D控制
造纸生产中，烘缸最重要的参数是烘缸表面工作温度T，它直接影响到成品纸的质量。由于温度T有延迟大、升温慢、惯性大等特点，较难控制。因此，在设计中采用串级控制，它主要有以下的一些特点：
(1)副回路所受的干扰，当还没有影响到被控量时，就得到副回路的有效控制；
(2)副回路中的参数变化，由副回路给予控制，对被控制量的影响大大减弱；
(3)副回路的惯性由副0603贴片电感回路给予调节，因而提高了整个系统的响应速度。
串级控制控制框图如3所示，外模压电感环的控制对象为温度T，内环控制对象为负载电路的输出电流IO。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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