造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要:對(duì)于工程實(shí)踐中造紙機(jī)plc控制程序設(shè)計(jì)效率與通用性比較低的問(wèn)題，提出了使用軟件工程方法的造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化的優(yōu)化。對(duì)造紙機(jī)傳動(dòng)控制特點(diǎn)進(jìn)行分析，使用結(jié)構(gòu)化的方法實(shí)現(xiàn)需求分析與程序設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)踐表示，造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)可行，能夠使程序設(shè)計(jì)的通用性與效率得到提高。

關(guān)鍵詞:造紙機(jī);PLC程序優(yōu)化;PLC結(jié)構(gòu)化

引言

目前，造紙機(jī)正在朝著高速化、大型化的方向發(fā)展，可編程邏輯控制器(PLC)被廣泛應(yīng)用到造紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計(jì)也備受重視。在造紙機(jī)控制功能更加全面、通信功能和數(shù)據(jù)處理量不斷增加的過(guò)程中，PLC程序設(shè)計(jì)的難度也在不斷的增加。人們希望PLC程序具備較強(qiáng)通用性與可讀性，便于造紙機(jī)PLC控制系統(tǒng)后期的升級(jí)、維護(hù)和改造［1］。傳統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿足人們需求，以此本文對(duì)于造紙機(jī)工藝控制需求，基于面向?qū)ο蠓椒▽?shí)現(xiàn)造紙機(jī)PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，使程序復(fù)用性、可讀性得到提高。

1造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化為軟件工程中成熟、基礎(chǔ)且使用最為廣泛的設(shè)計(jì)方法，能夠在造紙機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)中使用。結(jié)構(gòu)化方法思想為從頂?shù)较聦?shí)現(xiàn)功能抽象與分解，逐漸求精。其基于需求分析，包括詳細(xì)設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)?？傮w設(shè)計(jì)主要目的就是實(shí)現(xiàn)程序整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比如具體功能、層次功能和外部、模塊的接口的設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)所有功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括數(shù)據(jù)變量類型、算法設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)地址分配等。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)使用模塊化、求精、抽象的概念，使復(fù)雜系統(tǒng)功能劃分成為多個(gè)子功能模塊，此模塊只能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)功能，利用簡(jiǎn)單接口實(shí)現(xiàn)外部信息交互，最后使用一定方式組織模塊，實(shí)現(xiàn)軟件控制功能。結(jié)構(gòu)化方式一般都是使用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)圖對(duì)各模塊組織方式進(jìn)行描述，圖1為程序結(jié)構(gòu)主模塊。圖1中的A模塊為程序主模塊，其他模塊為從屬模塊;2層中的模塊為B子模塊的從屬模塊。在程序運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)模塊根據(jù)從屬模塊的調(diào)用，直到最底層。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指的是各模塊創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸出、輸入通道，使程序運(yùn)行過(guò)程中信息交換問(wèn)題得到解決，從而實(shí)現(xiàn)完整、連續(xù)的控制功能。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法利用結(jié)構(gòu)圖將軟件功能與各個(gè)功能模塊調(diào)用關(guān)系進(jìn)行描述;分層與模塊化組織方式能夠簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題，方便多人協(xié)同的工作，能夠使程序設(shè)計(jì)難度得到降低［2］。

2造紙機(jī)PLC程序結(jié)構(gòu)化的優(yōu)化

2.1控制電路設(shè)計(jì)

圖2為系統(tǒng)控制的電路，PLC輸入指的是操作控制，各輥外絕緣位移檢測(cè)傳感器輸入信號(hào)，張緊裝置狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào);PLC輸出指的是各輥運(yùn)轉(zhuǎn)故障的報(bào)警，RS485能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器通信，控制變頻器;變頻器能夠?yàn)楦髯冾l器實(shí)現(xiàn)從站地址的分配，RS485串行接口波特率設(shè)置為9600，頻率分辨率設(shè)置為0.01Hz。

2.2通訊設(shè)計(jì)

本文通訊程序在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求實(shí)現(xiàn)紙機(jī)傳動(dòng)，主要包括通訊子程序與控制程序。由于不間斷的同步運(yùn)行通信，所以就要實(shí)現(xiàn)通信控制。在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中，通訊控制在一個(gè)掃描周期中的通訊動(dòng)作為一個(gè)，比如讀、寫程序、度電流轉(zhuǎn)矩等。開(kāi)展多周期通訊循環(huán)，基于控制和通訊實(shí)時(shí)同步的獨(dú)立運(yùn)行［3］。

2.3控制

利用一臺(tái)交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)中傳動(dòng)點(diǎn)的拖動(dòng)，利用全數(shù)字變頻調(diào)速裝置實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。利用PLC全數(shù)字速度鏈能夠控制系統(tǒng)，在每個(gè)操作臺(tái)中設(shè)置相應(yīng)傳動(dòng)點(diǎn)，分別為速度減少、爬行、增加、緊紙等操作按鈕，并且處理操作信號(hào)，利用通訊方式對(duì)相應(yīng)變頻器實(shí)現(xiàn)各傳動(dòng)點(diǎn)速度值的發(fā)送。加速控制指的是將一個(gè)加速增量應(yīng)用到原本速度中，造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際控制過(guò)程中基于系統(tǒng)運(yùn)行性能、系統(tǒng)安全性等原因，有效設(shè)置傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)速度的最高上線速度，主節(jié)點(diǎn)中的最高運(yùn)行程序運(yùn)行在最高上限速度中［4］，圖3為程序設(shè)置的流程圖。減速控制是指原本的速度加減增量得到增加，造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際控制過(guò)程中由于運(yùn)動(dòng)性能與系統(tǒng)安全性能夠設(shè)置最低下限速度，假如使減速分量得到降低，速度設(shè)置要小于最低下限運(yùn)行速度，從而危害到系統(tǒng)的安全。所以，在實(shí)際控制過(guò)程中，主節(jié)點(diǎn)最低運(yùn)行速度只能夠運(yùn)行在最低下限速度中。因?yàn)樵旒垯C(jī)傳動(dòng)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)段紙重新引紙的情況，會(huì)使兩個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)紙帶出現(xiàn)松弛的情況，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，在緊紙控制過(guò)程中要重新的卷起紙帶松弛的部分，并且調(diào)整紙帶進(jìn)度，對(duì)緊紙進(jìn)行有效的控制。通過(guò)緊紙按鈕和壓下過(guò)程接通，能夠加速緊紙。這個(gè)時(shí)候不會(huì)改變緊紙的節(jié)點(diǎn)速度，通過(guò)緊紙使松弛紙帶加速卷起，將緊紙按鈕釋放，降低緊紙節(jié)點(diǎn)速度，使速度能夠正常［5］。圖4為緊紙控制過(guò)程中節(jié)點(diǎn)速度的流程。

2.4速度鏈和速度跟蹤

在造紙機(jī)械控制過(guò)程中，各電機(jī)速度同步與速度跟蹤尤為重要，如何對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，和造紙生產(chǎn)效率與操作便捷性相關(guān)。在造紙過(guò)程中，各電機(jī)要保證嚴(yán)格的同步，相臨兩個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)紙張如果過(guò)緊或者過(guò)松就會(huì)導(dǎo)致紙張斷裂或者起褶皺，但是在造紙機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電線速度并不是絕對(duì)一致，通過(guò)網(wǎng)部開(kāi)始到壓榨速度也在不斷的加快，通過(guò)烘干部開(kāi)始，因?yàn)榧垙堅(jiān)诓粩嗟母稍铩⒓訜岷褪湛s，所以紙速度在持續(xù)降低。描述紙機(jī)各驅(qū)動(dòng)電相互速度關(guān)系數(shù)字為速度鏈。每臺(tái)電機(jī)原始速度設(shè)置為:公式中Ni的第i臺(tái)電機(jī)設(shè)置的速度，S指的是紙機(jī)造紙的速度，Ki指的是第i臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)輥直徑，Φi指的是第i臺(tái)電機(jī)相配減速機(jī)直徑。假如使Pi=Ni－1/Ni，使P1=1，那么造紙速度鏈表示為:在造紙過(guò)程中，速度鏈并不是不發(fā)生改變的，其和紙漿濃度、紙張種類都具有密切關(guān)系。良好速度鏈要基于簡(jiǎn)單操作中創(chuàng)建，并且在操作員調(diào)整其中某設(shè)備速度過(guò)程中或者整體車速過(guò)程中，其不被調(diào)整設(shè)備要保持和相臨設(shè)備速度比，此功能為跟蹤功能。使用跟蹤功能便于操作人員，比如之前老式紙機(jī)在濕部中要提高速度的時(shí)候，后面部位要人工調(diào)整速度，此操作的工作強(qiáng)度比較大，并且生產(chǎn)速度不能夠過(guò)快。在跟蹤功能之后，紙機(jī)某段速度的調(diào)整不需要考慮其他部分，其他設(shè)備都要根據(jù)速度鏈進(jìn)行自動(dòng)變化。在某個(gè)部位因?yàn)槿斯ふ{(diào)整速度設(shè)置值出現(xiàn)改變的時(shí)候，其Ni會(huì)出現(xiàn)改變，相應(yīng)Pi也就會(huì)出現(xiàn)改變。使改變之后的數(shù)值重新植入速度鏈尤為重要，在首次使用跟蹤速度過(guò)程中，PLC給出每個(gè)控制點(diǎn)線速度完全一致，要人工調(diào)整每個(gè)點(diǎn)。但是，使用次數(shù)不斷增加過(guò)程中，要調(diào)整數(shù)據(jù)就會(huì)不斷的降低，分別存儲(chǔ)不同生產(chǎn)工藝與材料造紙數(shù)據(jù)鏈，從而提高生產(chǎn)效率。

2.5軟件程序設(shè)計(jì)

在軟件工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，分布進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與代碼編寫。軟件使軟件全部功能、地質(zhì)分配等信息利用圖形、文字進(jìn)行表示，都是通過(guò)文檔的方式實(shí)現(xiàn);編碼為翻譯過(guò)程，也就是軟件功能文字說(shuō)明編程工具語(yǔ)言進(jìn)行描述。首先，實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)。使整體系統(tǒng)控制劃分成為每個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)控制，使傳動(dòng)點(diǎn)控制細(xì)化成為每個(gè)具體功能控制，圖5為紙機(jī)程序結(jié)構(gòu)。主組織塊OBI指的是主控制層，1層指的是設(shè)備層，模塊FC1-FC8指的是相應(yīng)傳動(dòng)點(diǎn)，其中所有模塊都具備傳動(dòng)點(diǎn)全部控制功能。在運(yùn)行程序過(guò)程中，OBI利用依次調(diào)整塊實(shí)現(xiàn)整機(jī)控制。2層指的是功能層，此層中的每個(gè)塊和此塊調(diào)用，實(shí)現(xiàn)整機(jī)控制。以需求分析，2層功能塊指的是通信、運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)顯示或者給定、速度鏈、負(fù)荷分配，此塊被1層中的各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)以自身控制需求進(jìn)行調(diào)用，比如在負(fù)荷分配組中傳動(dòng)點(diǎn)大缸與壓榨對(duì)功能塊進(jìn)行調(diào)用，其他傳動(dòng)點(diǎn)對(duì)FC11-FC14進(jìn)行調(diào)用。另外，就是詳細(xì)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能塊FC11-FC15設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。因?yàn)榇藟K在整體程序中調(diào)用任何傳動(dòng)點(diǎn)，在編寫程序語(yǔ)句過(guò)程中，對(duì)于指定參數(shù)，利用使用方式參數(shù)，實(shí)際參數(shù)利用接口設(shè)計(jì)調(diào)用傳動(dòng)點(diǎn)給定。結(jié)構(gòu)化方法能夠使造紙機(jī)傳動(dòng)控制程序具備搭積木設(shè)計(jì)方式，功能層塊為設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)，其決定系統(tǒng)控制功能的完善性。在使用實(shí)際工程中，與各種類型紙機(jī)控制功能進(jìn)行完善，以此為功能層創(chuàng)建完善功能庫(kù)。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，只需要對(duì)相應(yīng)功能塊的調(diào)用，并且實(shí)現(xiàn)接口參數(shù)的設(shè)置［6］。

3結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)PLC程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的抽象和封裝，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行描述。在程序?qū)崿F(xiàn)的過(guò)程中，此PLC程序的方法能夠使編程效率得到提高，并且使造紙機(jī)系統(tǒng)程序方便與閱讀，對(duì)于造紙機(jī)控制系統(tǒng)生產(chǎn)與維護(hù)具有一定指導(dǎo)與借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］崔繼仁，張艷麗，肖雪飛，等.PLC在造紙廢水處理SBR工藝中的應(yīng)用［J］．中國(guó)管理信息化，2017，20(7):146-149．

［2］尹爽.PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］．電子技術(shù)與軟件工程，2017，12(12):147．

［3］彭定文.某型號(hào)傳統(tǒng)拉絲機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究［J］．裝備制造技術(shù)，2018，15(4):85-86．

［4］常天佑，魏強(qiáng)，耿洋洋.基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的PLC程序模型構(gòu)建方法［J］．計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2017，19(12):3574-3580．

［5］何智恒，戴毅，柴欣生.基于多變量的紙張相似性聚類分析程序與界面的設(shè)計(jì)［J］．造紙科學(xué)與技術(shù)，2019，38(3):14-23．

［6］趙東明.紙機(jī)施膠機(jī)傳動(dòng)控制的優(yōu)化［J］．中國(guó)設(shè)備工程，2018，37(9):52-53．

作者：王麗君 單位：西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院