3 基于PLC的調(diào)節(jié)閥控制

    3.1 PLC的編程語言STEP7是S7-300PLC的編程軟件

    梯形圖、語句表和功能圖是標準的STEP7軟件包配備的3種基本編程語言，這3種編程語言可以在STEP7中相互轉(zhuǎn)換。

    3.2 模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成

    典型的PLC模擬量單閉環(huán)控制系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)原理

    在模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控量c（t）（例如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等）是連續(xù)變化的模擬量，大多數(shù)執(zhí)行機構(gòu)（例如晶閘管調(diào)速裝置、電動調(diào)節(jié)閥和變頻器等）要求PLC輸出模擬信號mv（t），而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。c（t）首先被測量元件（傳感器）和變送器轉(zhuǎn)換為標準的直流電流信號或直流電壓信號pv（t），例如4～20mA，1～5V，PLC用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量pv（t）。

    模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換和PID程序的執(zhí)行都是周期性的操作，其間隔時間稱為采樣周期Ts。各數(shù)字量括號中的n表示該變量是第n次采樣時的數(shù)字量。

    圖中的sp（n）是給定值，pv（n）為A/D轉(zhuǎn)換后的反饋量，誤差ev（n）=sp（n）-pv（n）。

    D/A轉(zhuǎn)換器將PID控制器輸出的數(shù)字量mv（n）轉(zhuǎn)換為模擬量（直流電壓或直流電流）mv（t），再去控制執(zhí)行機構(gòu)。

    3.3 控制系統(tǒng)設(shè)計思想

    首先對調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)進行分析，電容式壓力傳感器實時傳輸壓力信號送入PLC，PLC先經(jīng)過硬件組態(tài)再進行編程，將程序載入PLC，程序的執(zhí)行將傳感器傳來的信號轉(zhuǎn)換成為對調(diào)節(jié)閥閥位開度的控制指令，*終實現(xiàn)對管道內(nèi)部壓力的控制。

    如圖3所示，系統(tǒng)規(guī)定壓力設(shè)定值為8kPa，在實際工廠的環(huán)境中，管道內(nèi)部壓力允許在一定范圍內(nèi)變化，所以以設(shè)定值為中心加入一個范圍，令閾值為1kPa，確定管道正常的壓力范圍，即7~9kPa。當測量元件測出管道壓力大于9kPa時，信號經(jīng)PLC后輸出一個使調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構(gòu)閥門開度減小的指令；反之，當測出壓力小于7kPa時，PLC輸出一個使調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行機構(gòu)開度開大的指令；而管道壓力處于7~9kPa時，調(diào)節(jié)閥電動機構(gòu)處于靜止狀態(tài)。

圖3 調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)原理

    3.4 PLC控制系統(tǒng)的一般步驟

    可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟如下：深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求；確定I/O設(shè)備；選擇合適的PLC類型；分配I/O點；設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序；將程序輸入PLC；進行軟件測試；應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試。

    3.5 PLC的硬件組態(tài)

    硬件組態(tài)，就是使用STEP7對SIMATIC工作站進行硬件配置和參數(shù)分配。所配置的數(shù)據(jù)以后可以通過“下載”傳送到PLC。硬件組態(tài)的條件是必須創(chuàng)建一個帶有SIMATIC工作站的項目。