台州西门子中国代理商变频器供应商

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1. 引言
直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。由于直流传动易于实现调压、调磁调速，并有成熟的控制理论和控制系统，可以满足工业生产发展不断提出的宽调速、和快速响应的要求，所以在20世纪的大部分年代里，的调速系统都采用直流调速传动，而约占电气传动总容量80%的不变速电气传动则采用交流电气传动，这种分工在一段时间里已成为的格局。交流调速传动的控制原理很早被确立，异步电机降电压调速，绕线转子异步电机转子串电阻调速等虽已实用化，但在调速范围、稳定性、性和维修性等方面有些不足，应用范围受到限制。1965年以后，由于电力电子技术的不断发展和进步，伴随着新的控制理论的提出与完善，使交流调速传动，尤其是性能优异的变频调速传动得到飞速的发展。绕线转子异步电机的串级调速，采用变频器的无换向器电机调速，笼型异步电机的变频调速等依次实用化，完成了以变频调速为主流的交流调速传动的基础。现代矢量技术的应用，使交流调速传动也具备了直流调速传动的。直流电机的换向器是它的主要薄弱环节，它使直流电机的单机容量、过载能力、电压和转速等重要技术指标受到限制，也给直流电机的制造和维护带来了不少麻烦，这些缺点，在很大程度上限制了直流电机的应用。交流变频调速传动中的笼型异步电机结构简单、坚固、运行、维护方便、转动惯量小、动态性能好，其单机容量、电压等级和转速等技术指标，均直流电机。目前，的交流变频调速系统已可以和直流调速系统相，而且可以在直流电机无法应用的场合使用。直流调速传动一统的旧格局已被，用交流调速传动取代直流调速传动已成为可能。

2. 龙门铣床直流调速系统进行改造的必要性
我厂用于道岔加工的龙门铣床调速系统采用三相半控桥不可逆直流拖动，分为工作台、左主轴和右主轴三个进给方向。这台机床的电控系统运行已有十余年，直流调速插板已严重老化，加之插板之间的连线多，由导线虚接造成故障日渐增多，维修成本不断上升。此台龙门铣床的调速系统急待改造。
近年来，交流变频调速传动的发展日新月异，它的优异的调速性能已能取代传统的直流调速系统。而且，随着电子元器件的发展，变频器的价格不断降低，经济性价比,不断上升，也给它的应用提供了日益广阔的市场。我们详细分析比较了直流调速系统与交流调速系统的优缺点，采用变频器改造原调速系统，可带来以下好处：

2.1 简化控制线路
变频器的使用为方便，可通过其外围的少数几个控制端子进行全范围控制。变频器内部有完善的保护措施，无须在其外围线路中设计各种保护电路。由于变频器的正反向运行是通过控制端子来改变逆变器的输出相位来实现，因此可以比原直流调速系统少两个大型直流接触器。采用具有无速度传感器的矢量控制变频器后，还可以去掉用作转速反馈的速度传感器，使控制线路大为简化。

2.2 可以采用标准笼型异步电机
采用笼型异步电机可以充分发挥它坚固、结构简单、运行、维护方便、价格低廉的优势，避免直流电机定期换、维护电刷和换向器的麻烦。

2.3 调试方便
变频器的各种运行参数调试通过智能化键盘和显示器来完成，设置方便，改灵活，调试时间短。传统的直流调速系统调试涉及到触发脉冲相位调整，放大板PI整定，转速负反馈调试等多项参数的综合统调，调试难度大，时间长，且不易达到优控制。

3. 变频器的选择
变频器的正确选用对于机械设备电控系统的正常运行是至关重要的。选择变频器，要按照机械设备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求，然后决定选用何种控制方式的变频器合适。所谓合适是在满足机械设备的实际工艺生产要求和使用场合的前提下，实现变频器应用的性价比。

3.1 机械设备的负载转矩特性
人们在实践中常将生产机械根据负载转矩特性的不同，分为三大类型：恒转矩负载、恒功率负载和流体类负载。

3.1.1恒转矩负载
在这类负载中，负载转矩TL与转速n无关，任何转速下TL总保持恒定或基本恒定，负载功率则随着负载速度的增高而线形增加。传送带、搅拌机、挤压机和机械设备的进给机构等摩擦类负载以及起重机、提升机、电梯等重力负载，都属于恒转矩负载。
变频器拖动恒转矩性质的负载时，低速时的输出转矩要足够大，并且要有足够的过载能力。如果需要在低速下长时稳速运行，应该考虑标准笼型异步电动机的散热能力，避免电动机温升过高。

3.1.2恒功率负载
这类负载的特点是需求转矩TL与转速n大体成反比，但其乘积即功率却近似保持不变。金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等，都属于恒功率负载。
负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，TL不可能无限增大，在低速下转变为恒转矩性质。负载的恒功率区和恒转矩区对传动方案的选择有很大的影响。电动机在恒磁通调速时，大允许输出转矩不变，属于恒转矩调速；而在弱磁调速时，大允许输出转矩与速度成反比，属于恒功率调速。如果电动机的恒转矩和恒功率调速的范围与负载的恒转矩和恒功率范围相一致时，即所谓“匹配”的情况下，电动机的容量和变频器的容量均小。

3.1.3流体类负载
这类负载的转矩与转速的二次方成正比，功率与转速的三次方成正比。各种风机、水泵和油泵，都属于典型的流体类负载。
流体类负载通过变频器调速来调节风量、流量，可以大幅度节约电能。由于流体类负载在高速时的需求功率增长过快，与负载转速的三次方成正比，所以不应使这类负载工频运行。

3.2变频器的控制方式
现在市场上出售的变频器种类繁多，功能也日益强大，变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。下表综述了近年来各种变频器控制方式的性能特点

综上所述，异步电动机变频控制选用不同的控制方法，就可得到不同性能特点的调速特性。
同时，调频控制根据不同的控制方法，就可得到不同类型的机械特性。基频以下恒磁通变频调速控制方式，其机械特性属于恒转矩调速方式，它适用于负载转矩与转速无关，任何转速下负载转矩总保持恒定或基本恒定，负载功率则随着负载速度的增高而线形增加的应用场合，例如传送带、搅拌机、挤压机和机械设备的进给机构等摩擦类负载以及起重机、提升机、电梯等重力负载等。基频以上弱磁变频调速控制方式，其机械特性属于恒功率调速方式，适用于负载随转速升高而减小的应用场合，例如机床主轴的传动、卷扬机等。

3.3 根据负载特性选取适当控制方式的变频器
我们这次改造的对象是9米龙门铣床的进给机构，工作台进给和左、右主轴进给机构均属于恒转矩负载，它的转矩速度特性如图1所示。原来的直流调速系统的调速范围D=50，要达到50:1的调速比用带有矢量控制功能的变频器。


异步电机的矢量控制就是象它励直流电机控制一样，将电机定子的输入电流分解成产生磁通的电流分量和产生转矩的电流分量，分别进行立瞬时的控制，同时将二者合成后的定子电流供给电机。原理上，因为以矢量控制决定变频器的输出频率，所以需要电机的转速,这是转差型矢量控制。随着控制理论得发展和数字信号处理器（DSP）的应用，不用速度传感器“只用异步电机三根线控制”即无速度传感器矢量控制也实现了实用化。目前，市场上出售的无速度传感器矢量控制变频器的调速范围可达到100：1。无速度传感器矢量控制是通过转矩电流的变化量的积分运算来推算电机的转速，势必会带来推算的误差。如果要求进一步提高调速范围和精度，就要选用带速度传感器的矢量控制。目前，市场上出售的带速度传感器矢量控制变频器的调速范围可达1000：1。
普通笼型电机安装速度传感器不但增加工艺难度，而且加大了技改成本。由于无速度传感器矢量控制变频器的主要技术指标已能满足原机床的设计要求，所以我们选择了富士FRENIC5000G11S型低噪音、、多功能变频器，它的几项主要技术指标如下：
① 调速范围
无速度传感器矢量控制100：1
② 启动力矩
0.5HZ时200%额定转矩（动态转矩矢量控制）
③ 频率精度
输出频率的±0.2%以下


由于G11S变频器提供1电机和2电机切换功能，且2电机也有类似1电机的功能参数设置选项（动态转矩矢量控制），因此我们利用该功能将工作台进给电机设置为1电机（动态转矩矢量控制模式），左、右主轴进给电机设置为2电机（动态转矩矢量控制模式）。变频调速部分电气原理图如图2所示。

4. 变频器及其周边设备的容量计算
4.1 变频器容量计算
在变频器容量计算之前，要确定拖动负载的电动机容量。由于有原直流电机作依据，我们不必进行详细的转矩计算。由于工作台进给电机容量（11KW）大于左、右主轴进给电机容量（均为1.5KW），所以变频器容量的计算以工作台进给电机为依据。
工作台进给传动交流电机参数为：型号，Y160M-4；功率，Pn=11KW；转速，ne=1460rpm；额定电流，In=22.6A。
变频器连续运行的场合，其额定输出电流：
I1nv≥1.1Imax （1）
上式中I1nv为变频器额定输出电流，Imax为电动机实际大电流。
根据我们现场测试的数据，工作台进给传动电机的大负载电流Imax≈26A，代入上式（1）则有：I1nv≥1.1×26=28.6A，即变频器的额定输出电流大于28.6A。查富士FRN-G11S变频器手册，选择FRN15G11S-4CX型，它的额定输出电流为30A，满足式（1）的要求。

4.2 再生能量的处理
当采用变频器传动的工作台进给电机急减速时，异步电动机将处于再电状态。变频器逆变器中的六个回馈二管将传动机构的机械能转换成电能回馈到中间直流回路，并引起储能电容两端电压升高。若不采取必要的措施，当中间直流回路电容电压升到保护限值后变频器将过电压跳闸。
在的工程型变频器中，对连续再生能量的处理有以下两种方案。① 在中间直流回路设置电阻器，让连续再生能量通过电阻器以发热的形式消耗掉，这种方式称为动力制动；② 采用再生整流器方式，将连续再生能量送回电网，这种方式称为回馈制动。动力制动方式控制简单、，但节能效果不如回馈制动。回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时制动，但控制复杂、成本较高。
考虑到节省技改投资、提高设备的可维修性和性，我们采用动力制动方式。关于各机构采用动力制动方式后的元器件选用和计算,可参阅参考文献1，限于篇幅，此不赘述。
按照制动单元和制动电阻选型、计算公式进行换算，变频器FRN15G11S-4CX配用1台富士公司的BU3-220-4型制动单元和1台DB15-4型制动电阻，其技术参数：大制动转矩150%，**制动转矩连续制动10秒，PBR=7.5KW， PRcont=0.375KW（100秒钟工作周期）。

4.3 变频器低速运行时的特点及对策
常规设计的自冷式异步电机在额定工况下及规定的环境温度范围内，是不会过额定温升的，但处于变频调速系统中，情况就有所不同。自冷式异步电机在20HZ以下运行时，转子风叶的冷却能力下降，再如果在恒转矩负载条件下长期运行，势必造成电机温升增加，使调速系统的特性变坏。所以，当自冷式异步电机在低频运行并且拖动恒转矩负载时，采取强制冷却措施，改善电机的散热能力，保变频调速系统的稳定性。

5. PLC在变频调速系统设计中的应用
5.1 PLC硬件配置
这次改造中，PLC选用日本欧姆龙公司的模块式C200H,CPU单元为CPU01-E,存储器选4KB EEPROM，型号为ME431，两个输入单元均为16点的ID212，三个输出单元分别为12点的OC222，8点的OC221，立接点8点的OC224。

5.2 变频器控制部分的PLC程序设计
龙门铣床的工作台进给、左主轴进给和右主轴进给，通过切换变频器输出侧的接触器来实现，如图2所示。如果在变频器正常输出时切换输出侧的接触器，将会在接触器触点断开的瞬间产生很高的过电压而易损坏变频器中的电子器件。因此，切换变频器输出侧的接触器一定要等到所控制的电机停止以后，才能切换。下面详细分析如何用PLC程序来实现变频器输出侧电机的切换。


我们先来分析变频器输出切换保护部分PLC程序，如图3所示中所用的下降沿微分指令(DIFD)。当进给方向选择开关SA3从工作台进给切换到左主轴进给时，0009由ON变成OFF，同时，0010由OFF变为ON。此时，内部辅助继电器4500在一个扫描周期内ON，而4501保持OFF状态不变。如果在变频器正常输出的情况下，进给方向选择开关SA3切换，三个内部辅助继电器4500，4501和4502三中必定有一个扫描周期内由OFF变为ON，继电器3007变为ON并保持2秒(TIM002的设定时间大于变频器的制动时间)后变为OFF。在SA3切换时，由于变频器在正常输出，则继电器3100，3101中必有一个为ON，继电器3008 也为ON。在SA3切换的瞬间，由于继电器3007，3008都为ON状态，继电器3012变为ON，它切断变频器的输出进给信号，变频器开始制动停止。在SA3切换信号消失2秒后，此时变频器已停止输出，继电器3007，3008由ON变为OFF，出现下沿信号，继电器4503在一个扫描周期内ON，切断变频器输出侧的接触器，使电机切换到所需的进给方向。如果在变频器停止输出时，SA3切换，由于继电器3008为OFF,继电器3013会在SA3切换的瞬间在一个扫描周期内ON，从而把变频器输出侧的接触器立即切换到所需的进给方向。
变频器出现异常时，通过它内部的报警继电器驱动控制柜上的报警指示灯HL1，使HL1连续闪烁，指示操作人员变频器出现异常，立即停机检修。变频器报警延时0.5秒后，切断输入侧的接触器KM2，使出现故障的变频器脱离电源，以免故障进一步扩大。
变频器输出切换保护部分的PLC程序，限于篇幅，此不赘述。

6. 变频器和PLC的安装和接线
6.1 变频器和PLC的安装
变频器和PLC的安装度为-10℃至50℃。控制柜内的发热元器件有变压器、接触器、变压器及其制动电阻等，为了降低这些大发热量器件而致的柜内温升，可采用两种方法。一是加大控制柜的尺寸，二是增加柜内的换器风量。方法一势必造成控制柜体笨重，增加金属用料，不经济；方法二只增加一台成本较低的换气风扇，较为经济。变频器在控制柜内安装时， 应尽量靠近柜内部的换气扇，让从柜下部进入的冷空气全部通过热源部分。
对此以数字电路为主构成的PLC来说，工作灵敏度高，很容易受到各种外来电磁干扰，引起误动作。目前市场上出售的变频器多采用PWM控制，它的输出电流中含有多种谐波，是强电磁干扰源。为了防止变频器对PLC的干扰，PLC的安装应尽量远离变频器，并且它们的保护接地，屏障接地均应采取单点接地。
变频器和PLC周围的控制回路的接触器，继电器的线圈、触点在开闭时，会因电流急剧变化而产生很强的电磁干扰，有时回使变频器和PLC的控制回路，外部没有产生误动作，需要在这种干扰源的线圈，触点两端加装浪涌吸收电路。
变频器和PLC安装于高湿度的场所，常发生绝缘劣化和金属部分腐蚀。如果受场所限制，不得已用于高湿度场所，加装装置，防止变频器和PLC停止工作时的结露。
在有振动的场所安装时，在振源侧需采取减少振动的措施，而在变频器和PLC侧加装隔振器或防振橡胶。

6.2变频器和PLC的配线

6.2.1变频器主回路
变频器无速度传感器矢量控制运行要用电机的定子电阻，而数据的获得是由变频器的参数自检测程序来完成的。如果按常规的导线发热校验选择电机的配线，必然在长距离供电时，把线路电阻加入到了参数自出的定子电阻数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到设计要求。所以，变频器输出回路的导线应在常规发热校验的基础上再加大1-2级截面等级。

6.2.2控制回路
变频器和PLC的控制信号为微弱的电压、电流信号，所以与主回路不同，对于变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器和PLC控制回路的配线不能与变频器主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内敷设。为了进一步提高抗干扰效果，还应采用1.0mm2绝缘屏蔽导线。绝缘屏蔽导线的接地应在变频器和PLC侧进行单点接地，使用的接地端子，不与其它的接地端子共用。电磁感应干扰的大小与电线的长度成比例，所以要尽可能地以短的线路敷设。

7. 系统调试
7.1 通电前的检查
7.1.1变频器外围接线检查
在变频器外围接线检查中应注意以下几个方面：
①电源线应与R、S、T端子连接，不能连至U、V、W端子上。
②端子之间，外露导电部分有无短路、接地现象。
③接地端子良好接地。
④端子、连接器的螺钉是否紧固。
⑤电机是否与机械装置脱离。

7.1.2 PLC外围接线检查
变频器控制系统PLC外围接线检查应着重检查以下几个方面：
①PLC的220V供给电源接线是否正确。
②PLC输入单元的+24V电源接线是否正确，不能混入220V强电。
③PLC输出单元不能存在短路隐患。
④PLC输出单元所带负载的电源接线是否正确。

7.2 变频调速系统功能参数设置
变频器在出厂时，所有的功能码都已设置了。但是，龙门铣床调速系统的要求与工厂设定值不尽相同，所以，一些重要的功能参数需要重新设定。

7.2.1 工作台进给电机M1的功能参数设置
①加速时间1（功能码F07）：1s；
②减速时间1（功能码F08）：1s；
③电子热继电器1的OL设定值（功能码F11）：23A；
④转矩矢量控制1（功能码F42）：1；
⑤M1参数——数（功能码P01）：4；容量（功能码P02）：11KW；额定电流（功能码P03）：22.6A；空载电流（功能码P06）：4.2A；在上述参数设定完后，将功能码P04（电机参数自整定）设定为1，等大约5秒钟，变频器会自动测试工作台进给电机内部数据并保存。如果在测试中发生异常报警，请参阅变频器用户手册予以解决。

7.2.2 左、右主轴进给电机M2的功能参数设置
①电子热继电器2的OL设定值（功能码A07）：3.7A；
②转矩矢量控制2（功能码A09）：1；
③M2参数——数（功能码A10）：4；容量（功能码A11）：1.5KW；额定电流（功能码A12）：3.7A；空载电流（功能码A15）：1.4A；在上述参数设定完后，将功能码A13（电机参数自整定）设定为1，等大约5秒钟，变频器会自动测试工作台进给电机内部数据并保存。如果在测试中发生异常报警，请参阅变频器用户手册予以解决。

7.2.3 公用功能参数设置
①X1端子功能选择（功能码E01）：9；外部报警，X1端子串入变频器外围的制动单元和制动电阻的热敏开关，当它们发生故障时变频器立即报警停止；
②X2端子功能选择（功能码E02）：12；电机2/电机1选择；
③频率设定1（功能码F01）：1；
④ 运行操作（功能码F02）：1。

7.2.4 加、减速时间的设定
加减速时间可用计算的方法求得，如果实际计算有困难时，可采用以下方法。先将加减速时间设定成较大值，关掉失速电平功能，再逐次减小加减速时间设定值，以变频器不发生报警时的设定值为。即便是根据计算求得的设定值，也要利用变频器的报警功能进行终确认。变频器加减速时间设定完后，失速电平功能要恢复成ON状态。

7.3 PLC控制系统参数设定
在变频器减速时间确定后，要重新设定图3所示变频器输出切换保护部分PLC程序中的TIM002、TIM003的时间常数。这两个定时器的时间常数设定值相等，但大于变频器的减速时间。

7.4 试运行
变频调速系统的功能参数设定完后，就可进行系统试运行。先用操作盘上的速度给定电位器设定大约5HZ的低频，按下正反转按钮，让工作台拖动电机空载运转几分钟。注意观察电机的运转方向是否正确，转速是否平稳，温升是否正常，加减速是否平滑等。再继续在10、20、35、50HZ等频率点试运行。如果试运行正常，变频调速系统就可投入正式运行。

8. 结束语
本文详细分析了变频器的控制特性，提出了无速度传感器矢量控制变频器取代直流调速的可行性，给出了变频器及其周边设备的选型计算公式，并把PLC灵活引入变频调速系统的控制系统。经过两年多的实际运行证明，PLC控制的变频调速系统，不但线路大为简化，而且各项调速性能达到原直流调速水平，再加上变频器和PLC完善的故障诊断功能，使整个调速系统的性、可维修性得到大幅度提高。

我公司于2005年夏天进行锅炉排渣改造，计划每台炉每侧冷渣器的两个事故排渣口出口和正常排渣口出口下设一台刮板输送机，经刮板输送机收集的底渣送至斗式提升机，由斗式提升机经碎渣机破碎后送至原有气力输送系统送至渣仓。

该系统控制范围包括从冷渣器正常出口以及事故出口开始到原气力输送系统的进口之间的所有设备的控制。

系统描述
每台冷渣器排渣口，两个事故排渣口和正常排渣口下设一台链斗式输送机和刮板输送机将底渣送至冷渣器外，由斗式提升机提到位于渣斗部的破碎机，由破碎机破碎后，进入气力输送系统，由气力输送系统送至渣仓。
为保证冷渣器运行的正压以及保证热空气不会从事故排渣口排出，在冷渣器一、二室装设压差检测装置，以压差信号来控制事故排渣口插板门开关，从而控制冷渣器内底渣的料高以达到保证冷渣器内热空气不会从事故排渣口排出。
为保证冷渣器中底渣能从正常排渣口全部排出，将原DN420的正常排渣口扩至DN550。正常排渣口下装设中间渣斗，中间渣斗上设高、低料位计，以料位计控制中间渣斗中料高，从而保证冷渣器中热空气不会排至后续机械输送系统。中间渣斗出口装设插板门和电动给料机，以达从正常排渣口均匀给后续机械输送系统给料。
考虑到从事故排渣口排出的底渣温度较高，为保证斗式提升机的性，每套系统斗式提升机设两台，一台运行，一台备用；斗式提升机出口设有就地事故排渣口，以保证后续气力输送系统故障时能就地排渣。
鉴于以上情况，通过采用PLC（可编程控制器）控制系统，解决当前存在的问题。系统的工作原理框图如下：


系统操作运行分别设有“远程自动”、“远程手动”、“就地手动”三种工作模式。“远程自动”模式为正常的主要运行方式，根据系统满足自动顺序运行的条件，在操作员站（控制室内的触摸屏）上操作完成整个除渣工艺流程。在自动顺序执行期间，出现任何故障或运行人员中断信号，都能使正在运行的程序中断并回到状态，使程序中断的故障或运行人员的指令都将在触摸屏上实时显示。当故障排除后，自动控制在确认无误后可再进行启动。系统有丰富的保护和故障界面供操作人员进行操作和分析。 “远程手动”模式为运行人员在触摸屏上点触每一个被控对象。远方控制操作有许可条件，以防止运行人员误动作。在远方手动模式下，系统提供了丰富帮助操作指导和反馈信息，指引操作人员的操作，以防止误操作。“就地手动”模式是运行人员通过就地控制箱操作被控对象，就地操作与远方程控操作之间有相互连锁。

1、 PLC控制系统的特点及组成
PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I／0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。
PLC采用的Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与控制室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，确保系统运行的稳定性。

1.1 系统结构及硬件配置
根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出(DO) 采用 SM322模块，模拟量输入(AI) 采用 SM331模块，模拟量输出(AO) 采用 SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位机采用Easyview公司MT510T真彩触摸屏进行显示和控制，整个干渣系统的工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状况、控制对象状态等均能够清楚地显示在触摸屏上，当参数越限报警或控制对象故障或状态发生变化时，以不同的颜色进行显示，使操作人员能够一目了然地了解到系统的运行情况，并实时地根据工艺要求进行系统参数进行调整。

1．2控制系统的功能实现
PLC程序的编制直接关系着底渣系统能否正常工作，而程序设计的关键在于编程者对工艺系统的理解程度和程序编制技术的灵活应用。因此，在程序设计中考虑了供气压力调节系统的特点，将程序设计细化，分成多个程序模块，实行模块化编程。这样既可以方便的增加或删除程序模块，便于现场对工艺的调整，又可针对配套设备可控性对不同程序模块进行完善。
PLC的编程软件采用SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V6软件平台用来完成硬件组态、地址和站址的分配以及编制整个生产过程的控制程序的。上位机软件采用国产软件组态王，全部采用汉化界面，便于系统的开发与操作，该系统运行于bbbbbbs2000中文平台，可实现对生产过程的监控，对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。通过VB语言脚本，可以在主控室的上位机显示重要参数的历史趋势、实时趋势，实现联锁调节的手自动切换、操作、压力的高、低限报警、流量数据的显示与累计，满足高生产率的调度需求。

1.3 现场显示
现场采用MCC屏进行参数控制，触摸屏程序由组态软件来完成，人机界面采用中文菜单，界面友好，操作方便，功能较强，主要用于现场压力、流量、阀位的显示与操作。可作为操作人员现场操作的依据。

2 系统实现排渣系统的自动控制和监控，主要包括如下功能：
1）灵活的操作方式以及强大的系统控制功能：
系统可以实现上位机操作、控制柜操作和就地手动操作；
2）报警功能：
当温度过工艺要求，可在现场、就地实现越限报警；
3）简单、方便的参数设定：
压力调节的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。
2.1 系统控制功能
（1）过程控制的功能：
1)系统对床压实现了PID自动调节控制；
2)对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理；
3)实现了流量信号的温、压补偿，提高了仪表的测量精度。
（2）逻辑控制
联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统可以实现电磁阀控制以及参数越限报警等功能
（3）人机接口
HMI系统中包含主工艺画面，分系统画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示功能，包括过程量变化趋势的实时趋势。

3 软件设计
根据该系统具体情况，PLC系统软件设计过程中着重要考虑的是以下几个方面：
（1） 数据采集及工程量转换
（2） PID算法
（3） 温压补偿计算以及流量的累积计算
对于系统中的逻辑控制选用梯形图（LADDER）编程，直观、方便；对于PID回路控制温压补偿计算以及流量的累积计算部分则采用语句表（STL）编程，结构紧凑而又灵活。
PID调节是该系统中为重要的控制程序，因此特将PID算法作一介绍。

3．1 ＰＩＤ算法
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID（FB41）和离散型PID（FB42），根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数（比例系数、积分时间）输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分作用之和：
Ｍｎ＝ＭＰｎ＋ＭＩｎ＋ＭＤｎ
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）
ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＳ／ ＴＩ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）＋ ＭＸ
ＭＤｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＤ／ ＴＳ（ＰＶｎ－１－ ＰＶｎ）
Ｍｎ：ｎ次采样时刻的输出值。
ＭＰｎ：ｎ次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
ＭＩｎ：ｎ次采样时刻的积分作用，可以静差，提高控制品质。
ＭＤｎ：ｎ次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制调。
ＳＰｎ：ｎ次采样时刻的设定值。
ＰＶｎ：ｎ次采样时刻的过程值。
ＭＸ：ｎ－１次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
ＧＡＩＮ：回路增益，P参数。
ＴＩ：积分时间常数，即I参数。
ＴＩ：微分时间常数，即D参数。
ＴＳ：采样时间。

从上面的公式中可以看出，参数P（GAIN）与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢；Ｉ参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，的衡量标准就是被控参数（压力）的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到的控制效果