西门子驱动器总代理-2023

1、液位传感器及硬件接线
      LT100 液位变送器是基于浮力原理设计，用于测量液位并传送测量数据的仪表，它适用于敞口或密封的各种容器，可输出4-20mA标准电流，还可进行界面液位的测量。液位传感器与S7-300模拟量模块的接线示意如图1所示。

 
图1 液位传感器与模拟量模块的接线示意

      图2是采用6ES7331-7KF02-0AA0模拟量输入模块与LT100液位传感器的具体接线图。

 
图2 液位传感器与模拟量模块的具体接线

2、硬件组态
      （1）模拟量模块的硬件组态如图3所示。

 
图3模拟量模块硬件组态

      （2）进行常规属性设置。
      （3）进行模拟量输入模块的地址属性设置。根据硬件接线中可以得知，PIW128开始的地址为128。
      （4）故障诊断设置。
      模拟量输入模块可以诊断下列故障：组态/参数分配错误；错误；断线（要求激活断线检查）；测量值超下界值；测量值超上界值；无负载电压L+。当硬件中断触发时，OB40启动信息中的OB40 _POINT_ADDR（LD8）
      （5）模拟量模块的输入设置。
      模拟量模块的输入设置包含的信息非常丰富，比如模拟量输入模块可以诊断下列故障：组态/参数分配错误；错误；断线（要求激活断线检查）；测量值超下界值；测量值超上界值；无负载电压L+。还有，输入传感器的类型，如测量型号是电压、电流、热电阻还是热电偶，对应测量型号的还有测量范围。本案例的液位传感器设置为2线制电流传感器，其输入范围为4～20mA。
3、软件编程
      读取模拟量输入变量在软件编程中采用MOVE指令即可，并采用在线监控即可获得实际值，并可以通过修改表达式数据类型来满足用户需求。

图4 系统网络结构图

所示，在工作过程中，为了使张力保持恒定，则要求卷膜线速度并不完全与系统工作速度一致，变频器接收的控制电压的另一部分u2可由以下公式得到：

u2=kx×upid

其中，kx为pid输出限副比例，upid为pid输出电压值[4]。

卷径公式d2如下：

d2=n×d×2+d0

其中，n为计数器计数个数，d为塑料膜厚度，d0为初始卷径。

即可得到变频器接受的控制电压为：

u=u1+u2=kv×v+kx×upid

3 系统实现

3.1 系统硬件配置

      由于原复合机的控制器采用siemens公司的s7-300 plc cpu313c完成较复杂的控制，tp27触摸屏作为人机界面，方便地实时观测系统的运行情况，设置各种参数。所以，对于后续的剥离机我们也选择相同型号的控制器，从而简化通信程序，提高程序的可靠性。由于s7-300 plc cpu313c自带有24di、16do、5ai和2ao，而剥离座的控制i/o比较少，故不需要添加额外的输入输出模块，此外，还包括控制器电源模块ps307。鉴于本系统对通信的速率要求不高，同时通信数据量也不大，我们采用简单经济的mpi通信，实现剥离座plc与原系统plc之间，剥离座plc与原系统触摸屏之间的通信[5]，其网络结构如图4所示。带动卷膜辊的电机，我们选择西门子公司的基本异步电机；变频器选择西门子通用的micromaster440变频器。

3.2 软件设计

      系统的编程采用siemens公司的step7 v5.3实现，编程语言用到了梯形图(lad)和语句表(stl)两种，分别完成逻辑控制和数值处理功能；触摸屏采用siemens公司的protool v6.0进行组态。剥离座控制系统流程图如图5所示。

图5 程序流程图

      该系统主要的软件模块有：pid算法、张力微调功能、自动控制功能、通信功能、电机运行功能、张力滤波功能、角速度电压功能等。其中，把pid算法和张力滤波功能都放在了ob35中断功能块中，这样可以实时获得pid输出电压值和实际张力值；对于通信功能，我们使用step7 v5.3中自带的系统功能sfc67和sfc68，这样可以使通信功能更加方便，编程更加简洁；在求卷膜辊的角速度电压时，要用到塑料膜的实时卷径，于是我们使用了step7 v5.3中自带的高数计数模块sfb47，对当前的卷膜次数进行计数，进而计算出当前的卷径。

      pid算法是这个控制系统的核心，它直接决定这个系统的精度高低甚至稳定与否，本系统采用应用工业上广泛而成熟的积分分离pi控制算法。它的控制思想为：为了减少积分校正对控制系统动态性能的影响，需要在控制开始阶段或是大幅值变化时，取消积分校正；而当实际张力值与设定值的误差小于一定值时，恢复积分校正作用，以消除稳态误差。积分分离式算法可以保持积分的作用，同时减小超调量，改善控制系统的性能。