内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
1)实现联锁控制
系统配料过程的逻辑控制主要是动力联锁部分的控制，每套给料机、皮带秤都处于同一条物流线上，它们之间存在着联锁关系，在动力控制设计中，不仅通过PLC内部的软件实现了联锁，而且在电气线路上，也增加了电气信号的联锁，增加了双倍的可靠性。
主要联锁关系是在任何工作模式下，必须先启动下位主皮带，再开启配料皮带秤，才能启动给料电机。同时电机的启动还受时间延时控制。时间参数可按生产工艺要求调整。
2)手动/自动工作模式
控制系统提供手动和自动控制两种模式。在手动模式下可以对任意单台电机起停控制，各种配料可手动调节；自动模式下可以按照生产工艺要求实现自动顺序(跟随延时)起动、停止，各种配料可以自动闭环控制。
3)控制室/现场控制方式
控制系统配置现场的操作盘，操作盘上安装有控制室/现场控制选择开关，现场电机的启停等按钮。
a)正常工作的情况下，现场选择开关选择中央控制。此时，在中央控制室的操作方式是：先启主皮带，才可启小皮带，先停小皮带，才可停主皮带；在现场的操作方式是：电机启动键无效，按下停止键，皮带电机停止。
b)特殊情况下，现场选择开关选择现场控制。此时，如果皮带机处于停转状态，只能通过现场操作盘的启动按键启动小皮带，现场无法再启动主皮带；此时，如果皮带机处于运转状态，在中央控制室可以启动小皮带，停止小皮带和主皮带，而且只有先停小皮带，才可停主皮带，此时，如果在现场按下停止键，小皮带和主皮带则同时停止。
4)故障保护
当某一个变频器因故障电机停机时，故障信号被送入其对应的PLC中，PLC通过与
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上位机通信，上位机按照该变频器所对应的传送物料输送流向，停止故障电机之前的所有电机并报警。现场切换到停机状态进行故障检修，在排除故障检修完成后，先切换到自动状态单机调试正常后，再切换到自动状态，PLC检测到系统状态信号正常，则启动皮带电机，进行自动控制。
3.2 称量落差补偿问题
现有的电子皮带秤配料系统，开始启动配料后，各个给料机、皮带配料输送机同时启动，下料落差量不同，物料经皮带机至主皮带的时间不同，因此，在皮带启动之初和配料结束时，无法控制各物料的瞬时配比。而某些化工等行业的现场工艺过程对瞬时的配比要求很严，要求从系统启动到停止配料一直保持一定的配比，因此，有必要对
现场皮带机的启停时间进行控制，在控制有效的内，让皮带机有序地先后启停以保证皮带启动之初和配料结束时有一个理想的配比。实现方式有如下两种。
1)距离主皮带所有物料汇合点最远的皮带配料输送机先启动，依次顺延，距离主皮带物料汇合点最近的给料机、皮带配料输送机最后启动。
2)在称重软件的动力控制部分，根据系统目前的组态，每台秤的当前速度和秤体间的相互距离，确定每种物料到达物料汇合点的时间。由于多数皮带秤配料系统的料仓高度统一，因此每种物料从出料口到皮带秤的这一段下落时间认为相同，忽略不计该下落时间的影响。
因为大多数皮带秤配料系统的用户关注的主要是物料的瞬时流量配比，物料落差的不同对系统的瞬时流量影响不大，用户一般不予考虑，因此本系统没有针对落差补偿问题进行设计。
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第四章 模糊-PID复合控制系统的设计
4.1 系统的控制模型
该系统的特点是由一台上位机来控制多个PLC子站，进而控制多台皮带电机，为了实现一定的配比，各皮带电机之间的工作又是相互联系的，而且给定量要随当前的实际配比进行修改，因此其控制结构是较为复杂的。第i号皮带电机的控制示意图模型如图4-1所示。
工业控制计算机Pgi△PiPfiFgiEiUiViFi×给定值调整×FUZZY-PID变频器皮带电机Ffi监测单元图4-1系统的控制方框图
从图中可以看出，该系统属于一个多闭环有关联控制结构。就第i号给料仓而言，有两个闭环和一个前馈，内环是一个FUZZY-PID控制器，据给定流量Fgi去控制变频调速给料机，使其给料流量Fi控制在理想的给定值Fgi附近。外环根据当前的累积值和希望产量之差△P以及前馈环节的皮带机当前流量来修正内环的给定值。
对于内环的单个FUZZY-PID控制器，是在自动配料系统的一个小皮带直拖电机上用PLC实现的，以子系统进行研究设计，其控制方框图如下图4-2所示：
图4-2 小皮带直拖电机控制方框图
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4.2 控制思想与控制算法
实现流量恒定的控制采用模块控制方式，电子皮带秤与PLC控制模块之间的信号传输采用差分频率信号传输技术，具有极强的抗干扰能力和远传能力，从而保证了系统信道的可靠性和准确性，在反馈控制上采用新型的智能模糊-PID控制算法，无振荡，无超调。
图4-3系统模糊-PID控制原理
模糊+PID的编程设计，其中模糊控制部分是先在MATLAB中根据所设定的隶属度，用模糊逻辑（fuzzy）工具箱生成模糊控制查询表，将此查询表在PLC中建立数据块，完成在PLC中实现模糊控制；PID的设计，可用S7-200编程软件的PID设置向导生成；模糊控制与PID控制在PLC中编程设计根据偏差的大小，进行模糊和PID控制的切换。
设e1表示大小偏差的分界值，其切换规律如下:
当Ei>e1时，Kp = “0”，Kf = “1”，即采用模糊控制规律，响应快；
当Ei<=e1时，Kp = “1”，Kf = “0”，即采用PID控制规律，实现无静差控制。 4.2.1 PID控制器
PID控制器采用一般的增量式数字算法[17]，其参数按常规整定。理想的模拟PID控制算式见公式(4-l)
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