北?；厥瘴鏖T子PLC模塊

時間：2023-07-04作者：潯之漫智控技術（上海）有限公司瀏覽：16

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3.1控制系統(tǒng)基本原理

該系統(tǒng)主要由硬件和控制軟件兩部分組成，其中硬件部分包含可編程控制器(本方案PLC選用三菱公司的FX2N-80MT)及其配套的A/D模塊、通訊模塊、接力器行程測量組件(選用磁感應高精度、高速脈沖輸出)、信號功率放大板、液壓比例閥、電源、操作開關、按鈕以及信號燈等組成;其系統(tǒng)硬件構成如圖一所示。軟件由三菱公司配套可在WINDOWS下編程的FXGP-WIN-C開發(fā)而得。系統(tǒng)的基本控制策略如下：整個系統(tǒng)可視為以位移量偏差為負反饋的閉環(huán)電液隨動系統(tǒng)，在多只接力器不同步的情況下，以其中一只為基準，在給定的啟、閉規(guī)律基礎上按經(jīng)典PI控制算法，產(chǎn)生控制量作用到液壓比例閥上，液壓比例閥控制油流量大小校正發(fā)生的不同步的偏差以保證各油缸的同步運行，其基本控制原理框圖如圖二所示

3.2各部分工作元器件特性3.2.1控制運算部件PLC及其各功能模塊
PLC(FX2N-80MT)是整個系統(tǒng)的**控制部件，其豐富齊備的控制運算指令、優(yōu)越的性能、現(xiàn)場編程調試的方便已成為實現(xiàn)各種控制的現(xiàn)場級設備。其主要性能指標有：運算速度： 0.08uS/步(基本指令)， 1.52uS—數(shù)100uS(應用指令);用戶程序內(nèi)存容量：16K，系統(tǒng)程序內(nèi)存容量：8K;應用指令：128種 298個;輸入口：5組每組8個，其中高速記數(shù)口8個(X000—X007);響應速度：8個點合計小于等于20KHZ，自帶電源容量：24V600mA;輸入電源：AC/DC170V—250V。各功能模塊：1)模數(shù)轉換模塊FX2N-4AD：用于接收壓力傳感器輸出的4-20mA電流信號，將其變?yōu)镻LC程序可用的0-1000的十進制數(shù)。其性能指標如下：功耗：DC5V30mA，模擬量輸入范圍：電壓DC-10V--+10V大-15V--+15V(輸入阻抗200K)，電流DC-20mA--+20mA大-32mA—+32mA(輸入阻抗250)，;輸出數(shù)字范圍：-2047--+2047;分辨率：電壓5mV，電流20uA;線性度：±1%F.S，采樣速度：普通通道15mS，高速通道：6mS;3)數(shù)模轉換模塊FX2N-2DA：將PLC運算得到的控制量數(shù)值轉化為電壓信號輸入到比例閥放大板控制液壓比例閥。其性能指標如下：DC5V30mA,數(shù)值輸入范圍：-2047— +2047;模擬量電壓輸出： -10V— +10V，線性度：±1%F.S，分辨率：電壓5mV(10V×1/2000)，轉化速度：普通通道18mS，高速通道：3.5mS;


3.2.2測量部件：位移傳感器
選用美國MTS Temposonics III(PB/PH)非接觸式位移傳感器
原理：由詢問信號的電流脈沖所產(chǎn)生的磁場(沿波導管運行)與位置磁鐵產(chǎn)生的磁場相交產(chǎn)生一個應變脈沖信號，然后計算這個信號被探測所需的時間周期，便能換算出準確的位置。
性能及指標：分辨率：2um;響應速度：比其他測量方式：快4到20倍;提供網(wǎng)絡數(shù)字SSI CANBUS PROFIBUS DEVICENET;符合歐洲CE規(guī)格
3.2.3執(zhí)行部件:比例閥(包括放大板)
此環(huán)節(jié)是電氣控制信號與機械液壓系統(tǒng)連接的關鍵部分，直接影響到控制系統(tǒng)性能的發(fā)揮，所以選用德國REXROTH的VT5005帶閥芯位置反饋的自動式比例方向控制閥，其放大電路技術數(shù)據(jù)如下：電源電壓DC24V，功率50VA，控制電壓±9V，大輸出電流：2.2A。
3.2.4操作顯示終端
本系統(tǒng)選用三菱的GOT940觸摸操作顯示終端，其畫面可通過配套的GT-DESIGE軟件制作并通過**通訊電纜AC30R-9SS與PC機連接進行數(shù)據(jù)傳送及調試。安裝此顯示終端可豐富人機界面，同時監(jiān)視多個參數(shù)，對即時分析筒閥開啟、關閉的運行狀態(tài)提供方便。
3.3、控制策略
利用三菱PLC豐富的指令編制控制程序，對于現(xiàn)場調試及不斷完善、優(yōu)化控制程序具有重大意義。整個控制程序的流程框圖如圖三所示。
3.3.1具有啟閉運動規(guī)律的調節(jié)給定量
圓形筒閥在啟閉過程中，根據(jù)其安裝結構及位置可知：在運動到全行程的中間段時，各缸允許發(fā)生的偏差小，為了保證液壓調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)品質，可將給定量降低，放慢筒閥運行速度。在動水關閉過程中，為了控制蝸殼水壓上升率，筒閥關閉速度可分段進行設置。其他啟閉規(guī)律可在筒閥的運行實踐中總結得到，通過編制具有啟閉運動規(guī)律的調節(jié)給定量實現(xiàn)。

3.3.2基準缸判斷
把每一次開關動作完成后的慢及行程小的一缸作為下一次筒閥啟閉運行的基準缸，因為此缸響應調節(jié)量的能力弱，讓它只接收固定的給定輸出，調節(jié)其它缸的輸出量以適應基準缸。
3.3.3油壓參與調節(jié)
當某缸油壓上升速率**過設定值，說明此油缸側運動受卡阻，此時應降低基準缸的給定值，使系統(tǒng)調節(jié)變得較加平緩，順利完成啟閉操作。
3.3.4保護及信號設置
油缸油壓或四油缸油壓之間的差值**過某一整定值油壓保護動作;鏈條張力過載保護通過行程開關接點進行調整;全開、全關極限位置也是在相應位置安裝行程開關實現(xiàn)。為了防止油路系統(tǒng)的油垂效應，在臨近全開、全關位置時減小比例閥開度，并延時返回開啟和關閉中間繼電器?，F(xiàn)場控制柜裝設有以下信號：全開、全關、中間位置、1#-6#鏈條張力過載。
3.3.5相關參數(shù)顯示
因為現(xiàn)場控制柜安裝了操作顯示終端，通過PLC算術指令的運算可以得到多個有關筒閥運行的參數(shù)并在一個畫面內(nèi)顯示，如各缸的行程、各缸比例閥閥芯位置反饋電壓、比例閥閥芯位置(占各閥全開的百分比)、油壓、運行速度、筒閥下滑、每次開關經(jīng)歷時間以及各個故障信號、全開全關信號、中間位置信號、下滑信號以及各缸油壓、控制量、比例閥開度與位移的關系曲線等。


4、設手動調節(jié)功能，保控制系統(tǒng)的可靠性
當鏈條張力過載筒閥卡死在中間位置或PLC控制系統(tǒng)故障時，可將“手動/自動”切換開關置“手動”位，各缸比例閥直接由功放輸入給定電位器調整。
5、與計算機監(jiān)控系統(tǒng)通訊，提供現(xiàn)場更多信息。
為了與計算機監(jiān)控系統(tǒng)各機組LCU的工控機通訊，特在PLC內(nèi)開辟一個連續(xù)的數(shù)椐寄存器與中間繼電器寄存器區(qū)，將要上裝的數(shù)據(jù)和狀態(tài)變量放在一起，以便工控機快速讀取。工控機與PLC的通訊協(xié)議是MITSUBISHI PLC通訊協(xié)議;格式：RS422 異步;通訊速率：9600bps;轉送的字符：ASCII字符，其中1個起始位，7個數(shù)據(jù)位，1個奇偶校驗位， 1個停止位;字符奇偶校驗：偶校驗偶數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)轉送校驗方式：和校驗。
6、結束語
PLC控制技術運用于筒閥的控制，有效地解決了筒閥多只油缸的同步問題，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了油缸數(shù)量，節(jié)省了投資，充分發(fā)揮了筒閥在水輪機運用上的多方面優(yōu)勢，而且實現(xiàn)了與計算機的通訊，為計算機遠方監(jiān)控提供了功能完善的現(xiàn)場單元。

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