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物理量 拟信号
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圜例 模拟景输出模块
2．4趋势曲线数据查询功能的实现 趋势曲线是用来反应数据变量随时间的变化情
况。在趋势曲线中操作人员可以规定时间间距，数据
的数值范围，时间坐标数目，数值坐标数目以及绘制 曲线的“笔”的颜色属性。脱模腔压力、脱模速度和 实时脱模力三个模拟变量的历史趋势曲线如图6所示。
图6历史趋势曲线图
总之，上位机监控系统可以完美地实现如下功 能：
1)控制系统可根据设定参数自动运行；
2)操作员可随时根据现场情况进行手动操
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图7模拟量处理流程图
3．1模拟量输入控制程序的实现 本系统共需要采集五个数据：即液压系统中的
系统压力和脱模腔压力、脱模力、脱模速度及位移， 这五个参数分别利用安装在工业现场适当位置的两 个压力变送器、称重传感器和磁致伸缩线性位移传 感器来采集。
脱模时，传感器将实时的压力信号、速度信号 等通过PLC的A／D模块转化为数字量送入控制系统。 A／D转化过程伴随PLC运行状态的始终，且规定只
要PLC一进入运行状态便开始采集操作，图8是对
现场传感器采集的数据进行模／数转换的梯形图。
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作；，
3)控制参数的写入与读出：脱模力、位移显示， 脱模速度预设及显示，系统压力与脱模腔压力显示
等；
图8 A／D转换梯形图
3．2模拟量输出控制程序的实现
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4)报警显示：系统实时监测脱模力和速度的 变化，一旦超出设定值，系统将停止运行并报警，以 保证人员安全；
5)实时／历史趋势显示及报表打印。
3下位机PLC的数据转化传送功能及 PID控制的实现 PLC作为系统的下位机除了接收上位计算机的
1741 第31卷第g期2009—09
系统需要对比例溢流阀和比例调速阀进行控
制，以确定系统压力和脱模速度，控制过程如图9所 示。为了将数字量转换成连续可调的模拟量，在PLC
图9压力、速度闭环控制框图
的主单元模块上扩展了两通道的D／A控制模块，同
A／D模块一样，通过设置提供的缓冲存储区的参数 来完成初始化工作，继而执行程序实现D／A转换，达 到控制系统压力和脱模速度的目的。
3．3三菱PLG实现对速度的PID控制 速度控制是机电一体化系统中较难控制的一个
参数，为确保脱模安全，尤其注重脱模速度的平稳
性，故采用经典控制理论中最典型的PID调节对其 进行控制。
PID控制的微分方程为： 加)=耻∽+砉胁胁乃等】 e(t)=r(t)一y(t)称为偏差值，可作为PID调节的输
入信号，其中r(t)为给定值，y(t)为被测变量值，K． 称为比例系数，Ti为积分时间常数，L为微分时间 常数，P(t)为PID调节的输出信号。
使用PID指令，需要确定四个控制参数：采样 周期T、比例增益K。，积分增益Ti及微分增益T。。 这些控制参数可以使用自动调谐法求得，然后在实 际应用中不断检验和修正，以期达到最佳的控制效 果。速度PID的部分控制程序如图lO所示。
n nO D∞ n
速度反馈 值
晒0 S0 I)300帕O 谴度!旨定速度反馈速度采样速度输i}； 值 值 周期T 值
图10速度PID部分控制程序
3．4 PLC与上位机的通讯参数设置
系统采用MITSUBISHI FX2N系列PLC的异步 通信格式，协议：RS instruction，数据位：7，奇偶 校验：None，停止位：1，传送数率：9600 bps，控 制程序：Form mat 1。图11是对D8120、D8121和 D8129进行设置的梯形图。
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4系统的安全可靠性
在实际应用中采取了相应的安全和抗干扰措 施，以确保具有很高的可靠性：
1)由于控制对象的特殊性，其所有的控制动作 都要以是否安全作为前提，因此所有在危险工作区 的电气设备都具有安全防爆特性。
2)确保所有金属导体可靠接地，以及时消散静 电积累。
3)数字元件与模拟元件分开供电。电磁阀等 数字量元件应采用开关电源供电，传感器等模拟 量元件应采用线性电源供电，开关电源具有很高 的输出噪声和波纹，若对模拟量元件供电将会产 生很大干扰。
4)采用屏蔽电缆线传输模拟信号并远离动力线。 采用屏蔽线可有效避免辐射电磁干扰，由于动力线周 围具有较强的电磁辐射，信号线应避免靠近动力线。
5)软硬件滤波。选用具有较好硬件滤波电路的 PLC接口模块，软件上采用平均值算法对测量信号 进行处理，滤除干扰信号。
6)良好的接地。PLC控制系统采用单点接地方 式接地，且不与动力电系统共地。
5结束语
本文设计的基于PLC和组态软件的小型固体火 箭发动机脱模监控系统，利用PLC抗干扰能力强、 组网方便、适用于工业现场的特点，依靠组态软件 强大的数据处理和图形表现能力，实现了对脱模系 统的实时监测，确保了对脱模速度和脱模力的有效 闭环控制，满足了项目的要求，一有效地保障了工作 人员的安全，显著提高了工作效率和脱模质量。
目前，脱模监控系统巳投入生产运行，效果良好。
参考文献：
【1】世纪星通用工业自动化监控组态软件用户手册．北京：北 京世纪长秋科技有限公司，2007．
【2】程子华．PLC原理与编程实例分析【M】．北京：国防工业出 版社．2007．(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）
