PDF《基于 PLC 的茶叶滚筒杀青机温度控制系统设计》

648 安徽农业大学学报2015 年 前中后

3 个热电阻的安装支架和控制柜等.工作过 程主要是杀青机工作在设定温度值下,滚筒两端分 别支撑在主动托辊和辅助托辊上,驱动装置通过主 动托辊驱动滚筒旋转,茶叶由于离心力所产生的与 滚筒内壁之间的摩擦力被提升到一定高度,然后向 斜上方抛出,落到滚筒内壁的另一侧,内部的螺旋 形拨板起到辅助翻转的作用,如此循环往复.由于 滚筒倾斜一定的角度,茶叶在滚筒内做回转运动的 同时还沿着滚筒的轴向推移,当移动到滚筒的出料 端时,从出料口落下,进而完成杀青全过程. 1. 出料口;

2.主支架;

3.控制柜;

4.三相电机;

5.倾斜 度调节盘;

6.传动装置;

7.料斗;

8.滚筒壁;

9.电加热装置;

10.滚筒;

11.拨板 1. Outlet;

2. Main support;

3. Control cabinet;

4. Three-phase machine;

5. Setting pan for gradient;

6. Gearing;

7. Hopper;

8. Roller wall;

9. Electric heater unit;

10. Roller;

11. Panel 图1滚筒杀青机的结构示意图 Figure

1 The structure diagram of roller-type tea fixation machine 1.2 控制系统结构设计 控制系统的构成如图

2 所示,主要包括西门子 S7-200PLC ( CPU226CN ) , 模拟量输入模块EM231CN, SMART700IE 触摸屏, PT100 铂热电阻, SBWZ-2280 导轨式温度变送器,FDR3-D48402 三 相固态继电器,PS207 电源模块等.工作过程是通 过触摸屏输入所需杀青温度值,按下启动按钮,启 动系统工作.3 个温度变送器分别接收安装在滚筒 内前、 中、 后端的

3 个测温元件 PT100 的输出信号, 经过稳压滤波、运算放大、非线性校正等处理,转 换成与温度成线性关系的 0~10 V 电压信号输出. 模拟量输入模块 EM231CN 接收

3 个温度变送器输 出的0~10 V电压信号并将其转换为0~32000的整 数分别存于 AIW

0、AIW2 和AIW4(AIW

0、AIW2 和AIW4 为模拟量输入模块 EM231CN 中的

3 个寄 存器)中.CPU 读取存于 AIW

0、AIW2 和AIW4 中 的数据并取平均值,一方面将所得平均值进行运算 得出实时温度并显示在触摸屏;

另一方面,将该平 均值作为 PID 控制的回路输入,进行 PID 运算,不 断改写回路输出的占空比,改变固态继电器的导通 与断开时间,使滚筒杀青机的温度稳定在所输入的 杀青温度值.系统工作原理见图 3. 图2控制系统的构成示意图 Figure

2 The structure diagram of the control system 图3控制系统工作原理图 Figure

3 The schematic diagram of the control system

2 控制系统的算法与参数整定 2.1 控制系统的算法 本控制系统采用经典的 PID 控制算法.工作原 理为:由于来自外界的各种扰动不断产生,要想达 到现场控制对象值保持恒定的目的,控制作用就必 须不断进行. 若扰动出现使得现场控制对象值(即被 调参数)发生变化, 现场检测元件就会将这种变化记 录并传送给 PID 控制器,改变过程变量值,经变送 器送至 PID 控制器的输入端,并与其给定值(简称 sp 值)进行比较得到偏差值(简称 e 值),调节器按此 偏差并以预先设定的整定参数控制规律发出控制信 号,使被调参数发生改变,并趋向于给定值(sp 值), 以达到控制的目的.PID 控制系统原理图见图 4. 在连续控制系统中,信号均为连续变化的模拟 量.设sp(t)为给定值,pv(t)为过程变量(反馈量) , 误差 e(t)=sp(t)-pv(t), PID 控制器的输出量=比例项+ 积分项+微分项+输出的初始值,即42 卷4期葛良志等: 基于 PLC 的茶叶滚筒杀青机温度控制系统设计