西門子SMART PLC的控制回路、PLC程序和上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

一．引言

流漿箱（又稱網(wǎng)前箱）是紙機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其主要作用是產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的上網(wǎng)漿流，保證紙張的均勻度等特性。成紙的均勻度取決于纖維在流漿箱中的分散程度和流漿箱唇口的均勻度。車速低于200米／分的紙機(jī)，一般采用敞開(kāi)式流漿箱，也就是自壓式流漿箱，由漿位高低控制總壓；車速超過(guò)200米／分的紙機(jī)上，一般配備氣墊式流漿箱或（半）水力式流漿箱，其控制的參數(shù)主要有總壓、漿位和漿網(wǎng)速比，控制總壓的目的是為了獲得均勻的從流漿箱噴到網(wǎng)上的紙漿流量和流速，控制漿位的目的是為了獲得適當(dāng)?shù)募垵{流域，以減少橫流和濃度的變化,產(chǎn)生和保持可控的喘流以限制纖維的絮聚。本文以氣墊式流漿箱為例，介紹其系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。

二．現(xiàn)場(chǎng)工藝要求及設(shè)備概述

1．總壓頭控制概述

在氣墊式流漿箱中，P＝P’+H，其中，P為總壓頭，P’為氣墊壓力，H為漿位。通過(guò)改變P’來(lái)穩(wěn)定H，總壓頭控制著流漿箱的噴漿速度，它由上漿泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，總壓頭的穩(wěn)定與否對(duì)紙張縱向定量有較大的影響，必須保證總壓控制回路工作在最佳狀態(tài)。

1）總壓頭檢測(cè):采用壓力變送器PT—101，檢測(cè)壓頭，壓力變送器的測(cè)量范圍為0～40KPa(可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整)，輸出電信號(hào)為4～20mA DC。 實(shí)物安裝如圖

2）總壓頭設(shè)定:總壓頭設(shè)定值Ps有兩種設(shè)定方法，一是在上位機(jī)直接設(shè)定(給定值)，通過(guò)通訊接口送給SIEMENSPLC；二是在上位機(jī)上投入網(wǎng)速w和漿網(wǎng)速比αs，計(jì)算機(jī)根據(jù)公式Ps＝K×（αs×W）2計(jì)算確定總壓值，通過(guò)通信接口送給SIEMENSPLC。

3）總壓頭控制:計(jì)算機(jī)根據(jù)總壓頭的設(shè)定值、實(shí)測(cè)值及總壓頭與漿位之間的耦合關(guān)系，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的控制處理后，給出控制信號(hào)(4～20mA DC)，通過(guò)上漿泵變頻器控制上漿泵的轉(zhuǎn)速，若總壓頭的實(shí)際值低于給定值，則增大上漿泵的轉(zhuǎn)速，反之，則減小上漿泵的轉(zhuǎn)速，直至總壓頭達(dá)到設(shè)定值。上漿泵也可手動(dòng)控制，即在人機(jī)界面上將對(duì)變頻器的輸出置于“手動(dòng)”位置，直接控制上漿泵的轉(zhuǎn)速。

4）漿速／網(wǎng)速比控制：紙頁(yè)在縱橫方向的組成是否一致，與紙漿在流漿箱唇口的噴漿速度和網(wǎng)速的關(guān)系十分密切，而流漿箱總壓又決定了紙漿的噴漿速度，其關(guān)系為α＝J／W＝60√2gP/V其中P為總壓頭，W為網(wǎng)速，α為漿速網(wǎng)速比，在實(shí)際使用時(shí)，由于唇板開(kāi)度、流漿箱形狀等各不相同，α的設(shè)定值αs值亦不相同，因此需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)如以確定，在沒(méi)有漿網(wǎng)速比控制的設(shè)備上，一般都通過(guò)人工計(jì)算列出對(duì)照表，操作工根據(jù)不同車速手動(dòng)調(diào)節(jié)總壓頭設(shè)定值。在本系統(tǒng)中，總壓可自動(dòng)跟隨車速變化(配備網(wǎng)速輸入模塊)，而且通過(guò)鍵盤輸入，可容易地改變?chǔ)羢值以適應(yīng)工藝的要求；同時(shí)又給出了不同漿網(wǎng)速比條件下的總壓—網(wǎng)速對(duì)照表，供操作者查詢。

總壓參數(shù)表如下

總壓頭對(duì)照表：（αS=0.

5）正常運(yùn)行：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)控制上漿泵的轉(zhuǎn)速，保證總壓頭的實(shí)際值在其給定值附近允許的范圍內(nèi)變化。

2．漿位控制

在雙勻漿輥氣墊式流漿箱中，漿位控制回路是總壓控制回路中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，在總壓調(diào)節(jié)過(guò)程中，會(huì)使?jié){位產(chǎn)生不斷的波動(dòng)，這就要依靠漿位調(diào)節(jié)回路不斷進(jìn)行調(diào)整，使液位穩(wěn)定在一定的高度上。

1）漿位檢測(cè)：利用差壓式液位變送器LT—102檢測(cè)漿位，其法蘭部安裝在流漿箱底部外側(cè)。低壓側(cè)通過(guò)導(dǎo)引管安裝在流漿箱上部的外側(cè)，根據(jù)其差壓測(cè)定漿位高度。如

2）漿位設(shè)置：根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置在0.2-0.4米之間

3）漿位控制：計(jì)算機(jī)根據(jù)漿位的設(shè)定值、實(shí)測(cè)值及漿位于總壓頭之間的耦合關(guān)系，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的控制處理后，給出控制信號(hào)（4~20mA DC），通過(guò)風(fēng)機(jī)變頻器控制羅茨風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。若漿位偏低則減少風(fēng)量，反之，若漿位偏高則增加風(fēng)量，直到液位達(dá)到設(shè)定值為止。風(fēng)機(jī)速度也可在人機(jī)界面上設(shè)置成手動(dòng)狀態(tài)，由手動(dòng)確定其轉(zhuǎn)速。此功能在調(diào)試時(shí)可加以利用。

4）正常運(yùn)行：理想漿位調(diào)節(jié)，應(yīng)使?jié){位的波動(dòng)在允許的范圍既要確保漿面的浮漿和氣泡通過(guò)溢流槽全部溢流，又要使?jié){位調(diào)節(jié)對(duì)總壓頭的影響為最小。

3.控制示意圖

三．電氣硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)技術(shù)協(xié)議，采用西門子200SMART系列的PLC，系統(tǒng)控制一臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，一臺(tái)沖漿泵及兩個(gè)勻漿輥共4個(gè)電機(jī)，（風(fēng)機(jī)與兩臺(tái)勻漿輥采用易能ENC600控制，沖漿泵用戶自備）另外設(shè)備開(kāi)啟后必須設(shè)計(jì)運(yùn)行反饋以達(dá)到用戶要求，同時(shí)必須控制流漿箱內(nèi)的液位變送器及壓力變送器，另外為方便操作增加冗余作為預(yù)留，設(shè)計(jì)圖紙如下

四．PLC程序設(shè)計(jì)

程序中某些數(shù)據(jù)必須具備掉電保存功能，必須設(shè)置以下參數(shù)

五.上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

依據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的按鈕，棒圖，趨勢(shì)圖等，如下圖

六.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

此設(shè)備中有三相動(dòng)力電纜，也有信號(hào)線，為系統(tǒng)穩(wěn)定性必須分開(kāi)單獨(dú)敷設(shè)，以達(dá)到控制要求。

上電后，檢查通訊是否正常；測(cè)試壓力液位通道是否正常；啟動(dòng)設(shè)備觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向，反饋等是否正常；設(shè)備啟動(dòng)前，設(shè)定好合適的液位，根據(jù)車速設(shè)定總壓，先打成手動(dòng)模式，觀察壓力液位是否正常，待壓力，液位達(dá)到設(shè)定值附近，切換成自動(dòng)模式，觀察有無(wú)異常。

七．總結(jié)

本文介紹了以西門子SMART PLC的流漿箱控制系統(tǒng)，粗略介紹了控制回路設(shè)計(jì)，PLC程序設(shè)計(jì)，上位機(jī)程序設(shè)計(jì)等，希望能給用到SMART PLC的同行有所幫助。