1目錄第一章緒論411紙張質(zhì)量生產(chǎn)國內(nèi)外概況412紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題概述5121紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題的提出5122紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題的目的和意義613造紙工藝過程及特點6131造紙工藝過程6132造紙工藝過程的特點714本文主要研究工作7第二章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)總體設計方案821紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程工藝介紹822紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分檢測控制方案9221紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分檢測控制系統(tǒng)組成9222紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分控制方案、原理10第三章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程控制原理及設計方法1231模糊控制簡介12311基本模糊控制原理12312精確量的模糊化121模糊控制器的語言變量12313模糊控制規(guī)則14314模糊判決1432模糊控制設計15321模糊控制器的設計15322模糊控制器的在線實現(xiàn)16323控制流程圖18324MATLAB仿真結(jié)果圖1933專家控制簡介20331知識庫20332控制規(guī)則集21333推理機構(gòu)21334信息獲取與處理2134專家決策控制設計21341定量和水分的解耦控制設計212342蒸汽壓力的自動設定值設計22第四章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計的硬件與軟件設計2441PLC與S7200簡介24411PLC的產(chǎn)生與發(fā)展24412PLC的特點25413PLC控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)25414SIMATICS7200簡介26415S7200系列CPU226概述2642紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計硬件概述2743紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計硬件各部分詳細情況29431滾筒電動機回路設計29432S7226型PLC與上位機的接線30433控制接口與執(zhí)行機構(gòu)31434水分檢測31435壓力檢測與變送32436模擬量輸入模塊（A/D）3344硬件系統(tǒng)設計原則3445軟件設計34451滾筒電動機回路程序設計34452造紙過程主程序流程圖37453造紙過程水分檢測流程圖3846設計中的一些措施38結(jié)論4151全文總結(jié)4152尚可改進的方面4153后續(xù)工作展望41致謝43參考文獻及資料443摘要紙是日常生活中不可缺少的重要消費品，也是工業(yè)生產(chǎn)的重要原料。隨著社會生產(chǎn)和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，對紙產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量要求越來越高人們正在不斷采用新的造紙工藝和設備，擴大紙機規(guī)模，提高紙機車速，提高紙的產(chǎn)量和質(zhì)量。而計算機自動控制在生產(chǎn)過程中己成為必然的手段。紙張水分是紙張最重要的質(zhì)量指標，實現(xiàn)對它的嚴格控制，已成為紙品生產(chǎn)的首要目標。在全面深入總結(jié)國內(nèi)外相關文獻的基礎上，本文針對水分的測量原理，測量方法，測控軟件等若干理論和技術進行了深入的探討。本設計方案結(jié)合西門子PLC平臺設計了紙張水分檢測的部分編程。對測控對象的特性，水分測量原理的關鍵技術進行了分析，提出了測控系統(tǒng)總體框架組成。對紙張水分過程進行了深入重點研究，介紹其過程傳遞函數(shù)模型。應用模糊控制和專家控制原理，實現(xiàn)了水分的自動調(diào)節(jié)過程，并實現(xiàn)了MATLAB仿真。設計了上位機與下位機的通信方式。設計了水分數(shù)據(jù)的實時采集、處理和顯示以及自動調(diào)節(jié)的方法。關鍵詞紙機測控水分模糊控制自適應模糊控制專家控制4ABSTRACTPAPERISNOTONLYTHEVERYIMPORTANTCONSUMABLE,BUTALSOTHEIMPORTANTRAWMATERIALINOURDAILYLIFEWITHTHEIMPROVEMENTOFTHESOCIALPRODUCELEVELANDPEOPLELIVINGSTANDARDOFSUBSTANCEANDCULTURE,THEDEMANDINGOFOUTPUTANDQUALITYOFPAPERPRODUCTIONISATAHIGHPITCHFORTHESAKEOFTHEINCREASINGOUTPUTANDQUALITYOFPAPERPRODUCTION,PEOPLEAREADOPTINGNEWTECHNICSANDEQUIPMENTOFPAPERMAKING,ENLARGINGPAPERMACHINEDIMENSIONS,ANDENHANCINGTHESPEEDOFPAPERMACHINETHECOMPUTERAUTOCONTROLSYSTEMWILLEXERTIMPORTANTEFFECTINTHEPROCESSOFPAPERPRODUCTIONTHEMOISTUREOFPAPERISTHEMOSTIMPORTANTQUALITYGUIDELINE,STRICTLYCONTROLOFITISTURNINTOTHEIMPORTANTMARKINPAPERPRODUCETHERESEARCHESONTHEPAPERMOISTUREMEASURECONTROLSYSTEMISBASEDONWHOLLYSTUDYINGTHECORRELATIONDOCUMENTOFNATIVEANDOUTERCOUNTRYTHETHEORYANDTECHNOLOGYOFMEASURINGPRINCIPLEOFMOISTURE,METHODCONTROLOFTHEM,ANDMEASURECONTROLSOFTWAREANDSOONAREINDEPTHINVESTIGATIONTHENEWCONTROLPROGRAMWASDESIGNEDINTHESIEMENSPLCPLATFORMTHISTHESISHASANALYSEDTHEKEYTECHNOLOGYOFTHECHARACTERISTICOFTHECONTROLOBJECTMEASUREONMOISTUREAREDISCUSSEDIPUTFORWORDTHESTRUCTUREOFMEASUREANDCONTROLSYSTEMTHISTHESISHASSTUDIEDTHETRANSFERFUNCTIONMODELOFTHEPROCESSOFMOISTUREDEEPNESSAFFECTSTHEPROCESSOFTHEMOISTUREISANAYSEDTHISTHESISHASBROUGHTFORWARDUSINGTHEPRINCIPLEOFFUZZYCONTROLANDEXPERTCONTROLPRINCIPLETOREALIZETHEPROCESSOFMOISTURESELFREGULATION，ANDREALIZEDMATLABIMITATEIDESIGNEDTHEMETHODOFCOMMUNICATIONBETWEENUPCOMPUTERANDDOWNCOMPUTERIHAVEDESIGNEDREALTIMEPICK,DEALWITHANDDISPLAYOFMOISTUREDATA,ANDDESIGNEDSELFADJUSTINGMETHODOFMOISTURE。KEYWORDSPAPERMACHINEMEASUREANDCONTROLMOISTUREFUZZYCONTROLEXPERTCONTROLAUTOMATICFUZZYCONTROL5第一章緒論11紙張質(zhì)量生產(chǎn)國內(nèi)外概況造紙起源于我國，是我國古代的四大發(fā)明之一。我國東漢時期的蔡倫制成了人類歷史上的第一張紙，開創(chuàng)了人類社會文明進步的新紀元，對世界文明的發(fā)展與進步，作出了無與倫比的貢獻。約200年前，機制紙技術首先在歐洲出現(xiàn)，后逐漸傳播到世界各地至今只有少數(shù)幾個國家不能造紙，絕大多數(shù)國家都擁有自己的造紙工業(yè)。隨著文化和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，造紙業(yè)在全世界產(chǎn)業(yè)中的地位已經(jīng)變得越來越重要，被列為國民經(jīng)濟十大支柱制造產(chǎn)業(yè)之一。紙與紙板的消費水平己經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代化水平的重要標志之一。1995年，全球造紙工業(yè)的總銷售額為2600億美元，總資產(chǎn)為4000億美元。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織FAO的統(tǒng)計，全球紙和紙板產(chǎn)量己由1950年的4300多萬噸發(fā)展到1998年的301億噸。建國以來，特別是改革開放以來，我國造紙工業(yè)得到了快速發(fā)展使紙和紙板的產(chǎn)量己躍居世界第二位。隨著控制理論和計算機技術的發(fā)展，制漿造紙工業(yè)的自動化也得到了較快發(fā)展。國外對抄紙過程計算機控制的研究始于五十年代末。美國于1960年最早實現(xiàn)了造紙過程計算機控制。美國的MEASUREX公司和ACCURAY公司，以及德國的LIPPIKA公司，是當今世界造紙機定量、水分計算機控制系統(tǒng)最先進的三家公司，這三家公司已有商品化的計算機控制系統(tǒng)，它們的定量儀、水分儀、灰份儀、濃度儀、流量計、控制閥、掃描架和工業(yè)控制機都代表了當今世界的最高水平。它們的成套技術和實施技術也是最高水平的，模型和控制算法比較簡單?？v觀國內(nèi)外自控技術的發(fā)展情況，我國自動控制技術的研究和應用水平還很欠缺，造紙過程控制更是如此。在國外被廣泛重視和應用的單片機控制技術，模糊控制技術，神經(jīng)元網(wǎng)絡自動化技術在我國還處于剛起步階段我國造紙企業(yè)中,1978年之前還沒有一套造紙機定量、水分計算機控制系統(tǒng)。當時全國造紙工業(yè)中只有一些常規(guī)儀表控制系統(tǒng)，用于鍋爐、蒸煮、打漿等工段的單回路控制，而且多在一些新建的大型紙廠，許多老廠和小廠的生產(chǎn)還是人工操作。1978年，我國開始引進了幾套定量水分計算機控制系統(tǒng)，用于大型紙機的控制，取得了經(jīng)驗。后又陸續(xù)引進了多套計算機控制系統(tǒng)，全國各大紙廠基本都有了計算機6控制設備。引進的控制系統(tǒng)多用于生產(chǎn)牛皮紙、新聞紙的大型高速紙機上，產(chǎn)量高，效益顯著。我國造紙企業(yè)多為年產(chǎn)05萬噸以下小廠，采用的造紙原料多為草漿，對于這樣的小廠，引進設備的投資往往超過其固定資產(chǎn)投資，而經(jīng)濟效益卻并不顯著使用進口設備的弊端是國外公司的技術保密，引進后只能使用，而對其內(nèi)部硬、軟件原理都不能了解。設備維修和零配件更換仍需花費大量外匯。對于大規(guī)模提高我國造紙工業(yè)自動化水平極為不利。1983年浙江大學造紙自動化研究推廣中心進行了紙機定量、水分控制系統(tǒng)的研制工作。1984年7月，國內(nèi)第一套紙機定量、水分計算機控制系統(tǒng)在浙江嘉興民豐造紙廠的1號紙機上運行成功，取得了重大得經(jīng)濟效益，打破了外國壟斷造紙機計算機控制系統(tǒng)的局面。這套系統(tǒng)自1984年7月開始運行，至今仍保持良好的性能，證明了國產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性。西安力源光電科技有限公司，從1999年成立公司開始，經(jīng)過幾年的不懈努力，在西安市科技基金的資助下，在近紅外物料檢測方面有重大技術突破，研制成功了紙張定量水分控制系統(tǒng)，并己形成規(guī)模銷售及為紙張定量水分測量儀器配套的系列產(chǎn)品全自動“0”型掃描架，全自動“C”型掃描架，及紙張定量水分檢測監(jiān)控軟件。12紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題概述121紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題的提出造紙工業(yè)是許多國民經(jīng)濟配套的、必要的重要原材料工業(yè)。隨著人們生活水平的提高，紙和紙板所需的品種和數(shù)量日益增長，在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位。我國造紙工業(yè)的發(fā)展前景十分樂觀，但與國外造紙工業(yè)相比，還有一定差距。我國造紙工業(yè)技術落后，自動化程度很低，絕大部分生產(chǎn)流程還是人工操作，限制了我國造紙工業(yè)的發(fā)展。另一方面，人們對紙的質(zhì)量和產(chǎn)量要求越來越高，但是日益嚴重的世界性能源緊張和工業(yè)污染問題，迫使能量消耗多、污染影響大的紙漿造紙業(yè)采用各種措施來減少污染，降低能耗。整個制漿造紙生產(chǎn)過程變得越來越復雜，人工操作難以保證達到產(chǎn)品質(zhì)量，對造紙過程進行自動控制迫在眉睫。7122紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程課題的目的和意義紙張的水分是紙張最重要的質(zhì)量指標。水分是紙張含水的百分數(shù)。實現(xiàn)對他的嚴格控制，能顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少斷紙，穩(wěn)定生產(chǎn)，增加產(chǎn)量，降低能源和原料消耗，獲得明顯的經(jīng)濟效益。采用自動控制可以提高水分13,減少纖維用量2,提高車速5,增加產(chǎn)量515，還可以節(jié)約蒸汽10，使水分的波動減少。水分控制的效益來自水分偏差的減小。假如生產(chǎn)10的含水量紙張，允許水分偏差為士5，若實現(xiàn)下偏差卡邊控制后，使水分穩(wěn)定在5，生產(chǎn)同樣長度的紙，可多用蒸汽壓力5。相反，實現(xiàn)上偏差卡邊控制后，使水分穩(wěn)定在15生產(chǎn)同樣長度的紙，就少用蒸汽5。13造紙工藝過程及特點131造紙工藝過程紙機按結(jié)構(gòu)主要是網(wǎng)部結(jié)構(gòu)的不同，有長網(wǎng)紙機，圓網(wǎng)紙機，夾網(wǎng)紙機和復合紙機幾種類型。它們的基本組成相同，都是由網(wǎng)部、壓榨部、干燥部和卷紙機等組成。長網(wǎng)造紙機與其他三種的不同之處，主要是網(wǎng)部由網(wǎng)籠和網(wǎng)槽組成。長網(wǎng)造紙機是造紙工業(yè)中使用最廣泛的一種造紙機。典型長網(wǎng)造紙機可以看作由多臺設備組成的聯(lián)動機，通常分為濕部和干部兩部分。濕部包括漿料流送設備、網(wǎng)部和壓榨部干部包括干燥部、壓光機和卷紙機切紙機。經(jīng)過配漿、施膠、加填和凈化以后，具有適合抄紙性能的漿料常稱為紙料，在一定濃度下進入造紙機的漿料流送設備。紙料經(jīng)漿流分布器和流漿箱對漿流分布和勻整后，均勻而穩(wěn)定地流送到運動著的成形網(wǎng)通常是銅網(wǎng)的網(wǎng)面上。漿流在網(wǎng)案的胸輥中心線附近上網(wǎng)后，逐漸過渡、脫水，形成連續(xù)的濕紙幅。網(wǎng)案上通常設有案輥、真空吸水箱、伏輥等成形一脫水元件。當濕紙幅脫水到一定干度通常是40左右，便可以從網(wǎng)面剝離，送至壓榨部繼續(xù)脫水。造紙機的壓榨部由若干級輥式壓榨組成。濕紙幅是由壓榨毛毯支托著，在壓輥間用機械擠壓的方法脫水的。為了保持壓榨毛毯的良好脫水性能，壓榨輥上配有毛毯吸滌裝置。經(jīng)壓榨部后，濕紙幅的干度一般可達20左右。8濕紙幅在紙機上的進一步脫水，通常是用加熱蒸發(fā)干燥的方法。造紙機的千燥部通常由許多用蒸汽從內(nèi)部加熱的烘缸組成。烘缸上包覆著干毯或帆布、干網(wǎng)，目的是將紙壓緊到缸面上，提高傳熱效率和增進紙幅的表面質(zhì)量。千燥后，通常使用由68輥組成的壓光機來提高紙幅表面質(zhì)量。最后用卷紙機卷成紙筒，供整飾工段進一步加工使用。132造紙工藝過程的特點造紙過程工藝復雜，可概括其特點對象的不確定性；狀態(tài)的不完全性；對象的強耦合性；對象的純滯后特性；對象的非線性特性。14本文主要研究工作本文針對1760/350長網(wǎng)紙機具體技術參數(shù)見表11，進行了紙張水分計算機測控系統(tǒng)若干關鍵技術的研究。這些關鍵技術包括研究了生產(chǎn)紙種含水量（克/）幅寬（CM）車速（M/MIN）文化用紙381760350表11紙機1760/350紙機技術參數(shù)水分的測量原理實現(xiàn)了對水分數(shù)據(jù)的實時采集、儲存、處理與顯示等并對水分進行自適應模糊解耦控制設計出紙張質(zhì)量檢測的硬件，。通過PLC設計出紙張水分檢測的軟件電路。木文主要論述以下內(nèi)容對水分的特性進行分析，提出了測控系統(tǒng)總體框架組成。介紹了幾個重要設備水分傳感器等器件。同時對水分的測量原理的關鍵技術和特點也進行了論述。對水分過程進行深入研究。為自適應模糊控制的參數(shù)設計積累堅實的知識。應用模糊控制原理，設計水分模糊解耦控制器，實現(xiàn)了定量水分自適應模糊控制。應用PLC原理,實現(xiàn)檢測紙張水分的目的。9第二章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)總體設計方案21紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程工藝介紹此工藝是以長網(wǎng)1760紙機為例，工藝過程是打漿車間送來的濃紙漿在調(diào)漿箱與白水混合稀釋后形成低濃紙漿07左右經(jīng)過除砂裝置去除漿料中塵埃和漿團，通過網(wǎng)前流漿箱流布在銅網(wǎng)上。紙漿在銅網(wǎng)上經(jīng)自然濾水形成濕紙頁，經(jīng)壓榨部脫水后，經(jīng)過烘缸進行烘干，形成含水量為38的紙頁進入膠輥，進行表面施膠，最后經(jīng)壓光作為成品紙，上卷筒卷取。其工藝流程圖如圖210所示圖21造紙機抄造工段工藝流程圖成紙的水分含量是紙業(yè)最重要的質(zhì)量指標之一。水分過高，會導致出現(xiàn)氣泡，水斑等紙病,而過低則會導致紙頁發(fā)脆，易斷，同時還會多用蒸汽，使耗能增加。在長達數(shù)十米的紙機流程中，影響成紙水分的因素很多，其中最主要的是濕紙頁在烘缸的熱傳遞情況和成紙定量水分的耦合。由于蒸汽壓力是可測的，一般將它視為紙張水分的控制變量。烘干部有3組共20多只直徑1M左右的烘缸，要以定量關系式準確地描述紙頁在烘干過程中的機理是十分困難的，因此，采用模糊控制器控制成紙水分較為合適可行。在長達數(shù)十米的紙機流程中，影響水分的因素很多，根據(jù)實際情況采樣點少且不同的造紙廠各有特點。要研制出通用設備，就需要找出系統(tǒng)的共同的特性，研究出調(diào)10整參數(shù)的方法，以適應不同的紙機控制通過調(diào)研實踐、分析，我們得出紙機流程被控對象的特點為造紙過程的數(shù)學模型難以確定且時常變化；系統(tǒng)受到眾多因素的干擾；紙張的定量和水分相互影響，形成一個耦合的多變量系統(tǒng)；過程的動態(tài)特性時間常數(shù)大、純滯后時間長。由以上被控對象的特點可以看出，造紙過程是一個典型的多變量、非線性、強耦合、多干擾、時變的復雜系統(tǒng)。要想快速、準確的控制紙張的水分、定量用經(jīng)典的控制方法是難以做到的，只有采取合適的控制方法，才能達到滿意的效果。22紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分檢測控制方案221紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分檢測控制系統(tǒng)組成水分系統(tǒng)組成框圖如圖22所示圖22系統(tǒng)組成框圖定量,水分是密不可分的。定量、水分控制系統(tǒng)由三部分組成。分別由一臺上位機和兩臺下位機構(gòu)成，完成系統(tǒng)的控制。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖23所示1123控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖此系統(tǒng)是個復雜的控制系統(tǒng)。定量和水分的控制分別由兩臺下位機完成，它們相對獨立。紙張的定量控制系統(tǒng)是一個反饋加前饋的串級系統(tǒng)。定量控制是通過改變紙漿上網(wǎng)的流量來實現(xiàn)的，由于影響紙張定量的主要干擾是上網(wǎng)流量，而上網(wǎng)流量是可控的。因此，把流量作為副回路，排除來自流量方面的干擾，于是就構(gòu)成了以紙張定量為主被控變量，以上網(wǎng)流量作為副被控變量的串級控制系統(tǒng)。又由于紙廠紙漿的濃度經(jīng)常變化，這對紙張的定量影響也很大，對紙張水分也有影響。為了保證紙張濃度的穩(wěn)定，在流量控制系統(tǒng)前加入了濃度控制的前饋環(huán)節(jié)。從而構(gòu)成了前饋加反饋的串級定量控制系統(tǒng)。紙張的水分控制系統(tǒng)是一個串級的反饋系統(tǒng)。由于紙張定量和水分的控制是一個強耦合系統(tǒng)，為了消除或減小控制系統(tǒng)間的關聯(lián)現(xiàn)象，使各控制系統(tǒng)的輸出盡量只影響它所控制的變量。為此，采用定量和水分的解耦控制，即增加了解耦運算部分，這是由上位機根據(jù)紙張定量和水分的變化情況進行的。222紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分控制方案、原理根據(jù)生產(chǎn)過程的特點和現(xiàn)場實際情況，其中最主要的是濕紙頁在烘干部的熱傳遞12情況和成紙定量水分的耦合。水分控制結(jié)構(gòu)圖，如圖24所示。圖24水分控制結(jié)構(gòu)圖此系統(tǒng)是串級反饋的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。水分控制是通過改變烘干部的蒸汽壓力來實現(xiàn)的，由于影響紙張水分的主要因素為烘干部的蒸汽壓力，而它是可測可調(diào)的。因此，把蒸汽壓力作為副回路，排除來自干擾部的蒸汽壓力方面的干擾，于是就構(gòu)成了以紙張水分為主被控變量，以蒸汽壓力作為副被控變量的串級控制系統(tǒng)?？刂七^程1當測量水分值在設定值的范圍內(nèi)，則保持當時的蒸汽的壓力設定值。壓力控制環(huán)按照此時的壓力設定值進行調(diào)節(jié)來穩(wěn)定蒸汽壓力。調(diào)節(jié)方法采用模糊控制，分為離線和在線兩個部分，離線是確定模糊規(guī)則到生成模糊控制查詢表的過程。在線是指從模糊控制表得到的控制量經(jīng)過運算得到合適的輸出量。2當水分值超出設定范圍時，由控制決策模塊根據(jù)專家經(jīng)驗庫和模糊表得出改變壓力設定值，從而使壓力控制環(huán)按新的壓力設定值調(diào)節(jié)到所需的壓力，從而保證水分在設定范圍內(nèi)。水分控制系統(tǒng)的控制方法是由模糊控制和專家控制相結(jié)合的控制方法。13第三章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程控制原理及設計方法把紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計分為兩大部分模糊控制部分和專家控制決策部分。31模糊控制簡介311基本模糊控制原理隨著模糊控制理論的研究和技術的應用，模糊控制器的設計也在不斷的發(fā)展和改進。并在實際中得到了較好的應用。模糊控制通過模糊邏輯和近似推理方法，把人的經(jīng)驗形式化、模式化，變成計算機可以接受的控制模式，讓計算機代替人來進行有效的實時控制，為實現(xiàn)模糊控制，語言變量的概念可作為描述手動控制策略的基礎，并在此基礎上發(fā)展為一種新型的控制器模糊控制器。設計模糊控制必須解決以下三個問題1輸入量、輸出量的模糊量化2建立模糊控制規(guī)則或模糊控制表模糊算法器3輸出信息的模糊判決。模糊控制原理框圖如圖31所示虛線部分是模糊控制器。圖31模糊控制原理框圖14312精確量的模糊化1模糊控制器的語言變量模糊控制器的輸入變量常取偏差，偏差變化率和輸出變量常取控制量均用自然語言形式給出，而不是以數(shù)值形式給出，因此，它們不是數(shù)值變量，而是語言變量。在應用中常取語言變量的詞集即語言變量的語言值為如下7個模糊子集組成的集合如負大，負中，負小，零，正小，正中，正大或NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB有時零ZO還要細分為正零PO和負零NO，此時詞集由8個模糊子集組成2模糊化一般采用兩種方法A連續(xù)變量的離散化把模糊控制器的輸入變量偏差、偏差變化率的實際范圍及輸出變量的實際變化范圍稱為這些變量的基本論域。設偏差E的基本論域為XXE,XE其內(nèi)的量是精確量。偏差的量化論域為XN,N1,0,NL,N式31正整數(shù)N為將0XE范圍內(nèi)連續(xù)變化的偏差離散化或量化后分成的級數(shù)。若偏差的精確量X的實際變化范圍為A,B，將A,B區(qū)間的精確變盤轉(zhuǎn)換為N,N區(qū)間變化的變量X，采用如下公式X2NXAB/2/BA式（32上式計算出的X值若不是整數(shù)，可以把它歸入最接近于X的整數(shù)。輸入語言變量偏差的語言值常取中負大，負中，負小，零，正小，正中，正大，每個語言值便成為其量化論域X一N，一N1，0，N1,N上的模糊子集。如取N6,量化論域上的模糊子集常取如下取法EL負大NB取6附近E2負中NM取4附近E3負小NS取2附近E4負零NO取比零稍小點附近E5正零PO取比零稍大點附近E6正小PS取2附近E7正中PM取4附近15ES正大PB取十6附近每個模糊子集的賦值可根據(jù)統(tǒng)計資料建立，也可以分析定義，在分析定義中，常用三角形函數(shù)或者正態(tài)函數(shù)，梯形函數(shù)等作為隸屬函數(shù)。B第二種方法比較簡單，它是將在某區(qū)間的精確量X模糊化成這樣的一個模糊子集，它在點X處的隸屬度為1，除X點外其余各點的隸屬度均取0。此種模糊化方法相對粗略。313模糊控制規(guī)則模糊控制器的控制規(guī)則是以手動控制策略為基礎的。它利用模糊集合理論將手動控制策略上升為具體的數(shù)值運算，根據(jù)推理運算的結(jié)果做出相應的控制動作，使執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象的運行。要建立模糊控制器的控制規(guī)則，就是要利用語言來歸納手動控制過程中所使用的控制策略。手動控制策略一般都可以用“IFTHEN”形式的條件語句來加以描述。常見的模糊條件語句及其對應的模糊關系有1IFATHENB若A則BRAB2IFAANDBTHENC若A且B則CRABC3IFAORBANDCORDTHENE若A或B且C或D則ERABECDE4IFATHENBANDIFATHENC若A則B且若A則CRABAC5IFATHENBORIFCTHEND若A則B或若C則DRABCD為了使人們對控制規(guī)則全體的了解能一目了然，并且，能簡單地表達控制規(guī)則全體，故采用控制規(guī)則表來表示，它既簡單又明確。314模糊判決由模糊控制算法得出的是模糊集，但被控對象只能接受精確控制量，這就需要16進行輸出信息的模糊判決，也就是要把模糊量轉(zhuǎn)化為精確量。設輸出為U式33NUUNUNN/1/0/1/1常用的方法有如下三種最大隸屬度法權平均法方法加權平均法。常用的是最大隸屬度法最大隸屬度法應用最大隸屬度原則的思想，選取隸屬度最大的元素作為控制量UM,即若UIMAX式34NNUU,101為控制量，如果上式中的I不唯一，即若IUM式35,MAX10121SSIKII則取為控制量式36/121KIJIIKU最大隸屬度法的明顯優(yōu)點是簡單易行，使用方便，算法實時性好，但其利用了最大隸屬度的信息，忽略了較小隸屬度元素的影響和作用。32模糊控制設計在定量、水分控制系統(tǒng)中，以下幾部分使用了模糊控制模塊紙漿濃度的模糊控制紙漿上網(wǎng)流量的模糊控制烘缸蒸汽壓力的模糊控制。由于三個模糊控制器的設計原理相似，在此僅以烘缸蒸汽壓力的模糊控制器的設計為例。模糊控制器的設計模糊控制器的設計通常可分為離線設計和在線設計，離線設計就是根據(jù)操作人員的先驗知識，確定模糊控制規(guī)則到生成模糊控制查詢表的完整過程。它包括輸入量量化，確定模糊子集和模糊關系矩陣，進行模糊判決，并建立控制輸出查詢表等內(nèi)容關于成紙水分控制的先驗知識可定性歸納為1如果水分低于給定值，就減少進入烘缸的蒸汽，降低烘缸溫度，使水分值升高，反之，則增加蒸汽量，使水分值降低。172如果水分偏離給定值較小，只需調(diào)節(jié)2段蒸汽量，但在偏離較大時應同時調(diào)節(jié)1,2兩段的蒸汽量3由于烘缸升溫快而降溫較慢，故在調(diào)節(jié)時關汽應快些321模糊控制器的設計1量化設E和EC分別代表偏差和偏差變化率，其基本論域為將其基本論域量化為,221PYYYEC2確定模糊子集得到量化論域后，對各變量定義模糊子集。令式中，和分別為X，Y的模糊子集，可用語言變量PB,PM,NM,NB等表示。對各模糊子集確定量化論域中各元素的隸屬函數(shù)可得到隸屬函數(shù)表。設,分別為1，2段蒸汽的控制量，相應的論域為3確定模糊關系與控制輸出模糊子集根據(jù)操作經(jīng)驗，設定一組模糊控制規(guī)則為IFANDTHENAND其模糊關系為當給定X,Y時，則由模糊合成規(guī)則推理得到,MAXINEE,MAXINEC,21,2,1MJNIBAIAJB1Z21KC11,2LK222IAJBIJC1IJ2JIIJJIR,1JIIJJICBAR,2IJ11BACJIIJ22RJIIJ,121PX184進行模糊判決，并生成控制輸出查詢表322模糊控制器的在線實現(xiàn)在系統(tǒng)設計時，令表31對的隸屬函數(shù)IXIA并根據(jù)給出的合成推理規(guī)則進行推理運算，最后由最大隸屬度函數(shù)判決原則，可得到供模糊控制器動態(tài)控制時控制表如下表所示這是假設只有2段蒸汽的情況下得到的，要將它用于有兩段蒸汽的情況，必須經(jīng)過變換。責取XXX,65,6YYY11,43,4ZZZ2276780,7,5022112Z1Z2Z2219表32模糊控制表在小偏差時，為消除余差，應考慮積分作用。水分模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖32所示圖32成紙水分模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖硬件實現(xiàn)其實現(xiàn)有多種形式，在此我們僅討論模糊控制如何在PLC上實現(xiàn)的。首先將求得的量化因子，比例因子等參數(shù)置入PLC中，采集到的變量誤差E誤差變化率EC置入數(shù)據(jù)存儲區(qū),先經(jīng)過限輻處理,再按給定量化因子量化,并對應到模糊集論域中的相應元素,由此查詢模糊控制表根據(jù)離線計算好的模糊控制表可得到控制輸出量U,再乘以相應量化因子即可得到當前控制量的實際值323控制流程圖如右圖33所示20圖33成紙水分模糊控制流程圖324MATLAB仿真結(jié)果圖1仿真結(jié)果圖圖34仿真結(jié)果圖2仿真結(jié)果圖21圖35仿真結(jié)果圖結(jié)論當水分偏差較小時，模糊控制和PID控制，在上升階段控制性能相當，但到達穩(wěn)態(tài)的時間明顯是模糊控制的短。隨著水分偏差的增大，在控制精度和到達穩(wěn)態(tài)的時間上，模糊控制均優(yōu)于PID控制。在有擾動的影響下，模糊控制恢復到穩(wěn)態(tài)的性能好于PID控制。在沒有采用模糊控制時，有超調(diào)量，而且誤差也比較大。由結(jié)果可以看出模糊控制上升時間較短，沒有超調(diào)，而且積分部分有效地消除了系統(tǒng)偏差，擁有較好的控制性能。33專家控制簡介由于工業(yè)控制對專家控制系統(tǒng)提出了可靠性、實時性及靈活性等特殊要求，所以專家控制系統(tǒng)中知識表示，通常采用生產(chǎn)式規(guī)則，于是知識庫就變?yōu)橐?guī)則庫。一般生產(chǎn)式專家控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、推理機、人一機接口、規(guī)劃環(huán)節(jié)等組成。22工業(yè)生產(chǎn)所遇到的被控制對象千變?nèi)f化，其復雜程度也不盡相同，考慮到專用性，可將知識庫規(guī)模減少，規(guī)則集也被壓縮，推理機就變得簡單。這樣的專家控制系統(tǒng)實際上變?yōu)橐粋€專家控制器其中一種結(jié)構(gòu)如圖35所示專家控制器通常由知識庫、控制規(guī)則集、推理結(jié)構(gòu)及信息獲取與處理四個部分組成。圖35專家器的一種結(jié)構(gòu)331知識庫由事實集和經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫、經(jīng)驗公式等構(gòu)成。事實集主要包括被控對象有關知識，如結(jié)構(gòu)、類型及特征，還包括控制規(guī)則的自適應及參數(shù)自調(diào)整方面的規(guī)則。經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)包括被控對象的參數(shù)變化范圍，被控參數(shù)的調(diào)整范圍及其限幅值，傳感器得靜、動態(tài)特性，系統(tǒng)誤差等。332控制規(guī)則集專家根據(jù)被控對象的特點及操作、控制的經(jīng)驗?？梢圆捎蒙a(chǎn)式規(guī)則模糊關系及解析形式等多種方法來描述被控對象的特征，這樣可以處理各種定性的、模糊的、定量的、精確的信息，從而總結(jié)出若干條行之有效的控規(guī)則，即控制規(guī)則集，它集中地反映了專家及其熟練的操作者在某領域控過程中的專門知識及經(jīng)驗。一般常用生產(chǎn)式規(guī)則表示為IF控制局勢THEN操作結(jié)論。333推理機構(gòu)推理機構(gòu)就是根據(jù)知識庫中的知識和已有數(shù)據(jù)，按一定推理方法去解決當前的23問題。它分為正向推理，反向推理和不精確推理等。推理模型可以表示為UFE,K,I其中U為控制器的輸出作用集E為控制器的輸入集MU,21NE,21K為知識庫中的數(shù)據(jù)與事實集I為具體推理機構(gòu)的輸出集PKQIF為一種智能算子，它可以一般地表示為IFEANDKTHENIFITHENU。即根據(jù)輸入信息E和系統(tǒng)中的知識信息K進行推理，然后根據(jù)推理結(jié)果I確定相應的控制行為U。334信息獲取與處理專家控制器的信息獲取主要是通過其閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信息及系統(tǒng)的輸入信息，對于這些信息的處理可以獲得控制系統(tǒng)的誤差及其變化量等對控制有用的信息。此外，信息的處理也包括必要的濾波措施等。34專家決策控制設計341定量和水分的解耦控制設計定量、水分的解耦控制設計原理框圖如圖36所示。圖36定量、水分解耦原理框圖設計原理是以測量的定量、水分值根據(jù)專家的經(jīng)驗知識推理庫，得出紙漿流量定量輸出控制的修正系數(shù)和蒸汽壓力水分的設定值修正系數(shù)。JKZK知識庫的建立事實輸入?yún)?shù)定量和水分的測量值。由此得出定量差和水分差DESE推理規(guī)則采用生產(chǎn)式規(guī)則。通常為IF控制條件THEN輸出變化推理機采用正向推理過程。即IF定量差AND水分差THENAND。JKZ知識庫建立原則因定量、水分的變化相互影響強耦合，但定量對水分的影響更24大。所以在建立知識庫解耦系數(shù)時，定量的解耦系數(shù)相對大以定量為主具體參數(shù)值由專家經(jīng)驗而定。利用知識庫中的事實和規(guī)則，通過邏輯推理找出最佳控制策略定量，水分解耦系數(shù),如JKZIF（10G15G）AND02THEN095AND095DESEJKZKIF20G25GAND02THEN085AND100JIF10G15GAND02504THEN095AND100DSJZIF10G15GAND02504THEN095AND105EEJKKIF10G15GAND02504THEN105AND095DSJZIF5GAND02504THEN100AND090ESEJKZK342蒸汽壓力的自動設定值設計根據(jù)控制方案，要根據(jù)水分的變化而改變蒸汽壓力設定值。就是當水分超出變化范圍時，根據(jù)專家的經(jīng)驗來決策蒸汽壓力的設定值。設計原理與上相似。事實參數(shù)為測量水分與設定水分的差及變化趨勢、原蒸汽壓力設定值、紙張的定量值解耦系數(shù)、壓力的變化趨勢等因素。據(jù)專家規(guī)則、知識庫綜合分析給出合適的壓力設定值。規(guī)則、知識庫是由本行業(yè)專家提供的專門知識和經(jīng)驗，按一定的格式和形式存放，使機器能夠識別。如IF水分值小AND變化趨勢增大負AND壓力變化趨勢不大THEN增加蒸汽壓力設定值IPIF水分值小AND變化趨勢不大AND壓力變化趨勢增大THEN蒸汽壓力設定值基本不變；I由此方法建立規(guī)則、知識庫表，通過規(guī)則判斷、查表，即可實現(xiàn)壓力設定值。最后的壓力設定值P還要乘以定量、水分解耦系數(shù)即PZKIPZK注壓力設定值的增加不能超過上限，否則紙機烘缸及管路不能承受而發(fā)生事故。25第四章紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計的硬件與軟件設計41PLC與S7200簡介411PLC的產(chǎn)生與發(fā)展PLC作為現(xiàn)代工業(yè)四大支柱之一，在工業(yè)控制的各個領域廣泛應用，是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。可編程控制器PLC是20世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置。PLC英文原名為PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER“,簡稱PLC，中文稱“可編程邏輯控制器”。PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展26而來的一種新型工業(yè)控制裝置。由于PLC吸取了微電子技術和計算機技術的最新成果，因此發(fā)展十分迅速，從單機自動化到整條生產(chǎn)線的自動化、乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化，從柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人到大型分散控制系統(tǒng)，PLC均擔當重要角色。PLC技術代表了當今電氣程序控制的世界先進水平，PLC與CAD/CAM和工業(yè)機器人已成為機械工業(yè)自動化的三大支柱。上世紀90年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持在30一40。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力方面得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)300多品種的PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車23、糧食加工164、化鉤制藥146、金屬礦山115、造紙113等行業(yè)。目前國際上主要的PLC廠家有西門子公司以及日本的歐姆龍、三菱等。雖然我國在PLC生產(chǎn)方面比較薄弱，但在PLC應用方面，我國是很活躍的。據(jù)統(tǒng)計，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應用的行業(yè)也越來越廣。而且隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)技術的逐漸改進，PLC技術會得到越來越廣泛的應用。412PLC的特點隨著PLC性能價格比的不斷提高，它已經(jīng)廣泛地應用在所有的工業(yè)部門中。在工業(yè)控制領域中，PLC的以下特點十分顯著控制程序可變，具有很好的柔性；具有高度可靠性，適用于工業(yè)環(huán)境；功能完善；易于掌握、便于維修；體積小、省電413PLC控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)PLC控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖41所示27圖41PLC控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以PLC為控制核心，以外圍電器、驅(qū)動單元、傳動機構(gòu)、驅(qū)動對象為主線，由傳感器構(gòu)成反饋回路。從廣義上講人也是重要的組成部分，控制系統(tǒng)中的各種開關調(diào)節(jié)器、指示器和各模塊中的手動操作功能實質(zhì)上是人一機接口，通過它們使人可以參與整個控制系統(tǒng)。圖42PLC的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)CPU在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。CPU模塊主要由CPU芯片和存儲器組成。I/O模塊輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)字量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、等來的數(shù)字量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。編程裝置編程裝置用來生成用戶程序，并對它進行編輯、檢查和修改。28電源PLC使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關電源為各模塊提供DC5V、L2V、24V等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關）提供24V直流電源，驅(qū)動PLC負載的直流電源一般由用戶提供。414SIMATICS7200簡介SIMATICS7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性能/價格比S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面極高的可靠性極豐富的指令集易于掌握便捷的操作強勁的通訊能力實時特性豐富的內(nèi)置集成功能豐富的擴展模塊S7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)等。基于S7200系列PLC以上的特點，作為一個小型的控制應用，我們選用S7200系列PLC組成控制器系統(tǒng)。415S7200系列CPU226概述本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30KHZ高速計數(shù)器，2路獨立的20KHZ高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。表41CPU226系列一些參數(shù)型號主機輸出類型可擴展模塊最大擴展電流MA29CPU226D/C繼電器71000表42輸入輸出點數(shù)表24VDC電源,24VDC輸入,24VDC輸出,100230VAC電源,繼電器輸出（24入）I00、I01、I02、I03、I04、I05、I06、I07、I10、I11、I12、I13、I14、I15、I16、I17、I20、I21、I22、I23、I24、I25、I26、I27（16出）Q00、Q01、Q02、Q03、Q04、Q05、Q06、Q07、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16、Q1742紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計硬件概述此系統(tǒng)采用上位機和下位組成。上位機是工控機，完成總的管理、設定、實時圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示及打印報表等功能。下位機由S7200CPU226為主的硬件系統(tǒng)及傳感器、變送器、調(diào)節(jié)閥等組成，完成數(shù)據(jù)采集處理、顯示、控制及設定等功能?？刂七^程PLC定時對水分和蒸汽壓力進行檢測變換。檢測結(jié)果在本機和送到上位機實時顯示，同時在PLC內(nèi)進行判斷、運算得到控制量，通過執(zhí)行機構(gòu)作用于控制對象。其控制框圖如圖43所示。圖43水分控制框圖30上下位機以采用RS232串行接口，以雙全工方式完成通訊工作。其中，下位機可以脫離上位機單獨工作。PLC選擇S7200CPU226。集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點。包括兩個模擬量輸入模塊?？刂平涌谕瓿尚盘柕霓D(zhuǎn)換、驅(qū)動放大及保護功能。執(zhí)行器為電動執(zhí)行器，電動調(diào)節(jié)閥的流量特性為對數(shù)流量特性，其開度是由通電時間長短決定。壓力的檢測變送是由壓阻式力傳感器和壓力變送器結(jié)合而完成的。水分檢測采用紅外測量的原理，對紙張所含的水分進行測量。水分檢測根據(jù)測量信號強弱自動調(diào)節(jié)量程，適應各種紙張厚度，能方便地接入其控制系統(tǒng)。測量范圍20300G/M2、紙張含水率112各種檢測信號都是以420MA經(jīng)轉(zhuǎn)換變?yōu)?5V信號傳送給PLC的，再經(jīng)PLC的模擬輸入模塊，變成數(shù)字量，從而完成數(shù)據(jù)采集。其水分結(jié)構(gòu)檢測結(jié)構(gòu)如圖44所示。31圖44水分檢測原理結(jié)構(gòu)框圖43紙張質(zhì)量生產(chǎn)過程水分設計硬件各部分詳細情況431滾筒電動機回路設計當按下電動機正轉(zhuǎn)按鈕時，電動機正向啟動運轉(zhuǎn)。并帶動烘缸，使烘缸蒸汽流量變大。當檢測水分小于規(guī)定值時，壓下正向限位開關，電動機則反轉(zhuǎn)，并帶動烘缸，使烘缸蒸汽流量減小，當檢測到水分小于規(guī)定值時，壓下反向限位開關，電動機又開始正轉(zhuǎn)。烘缸蒸汽流量的變大，減小均能實現(xiàn)點動。能實現(xiàn)單循環(huán)運行，即烘缸轉(zhuǎn)一圈后停止在原位。同時可次循環(huán)計數(shù)，循環(huán)次后停止在原位，能無限次循環(huán)，知道按下停止按鈕。32圖45滾筒電動機控制回路圖432S7226型PLC與上位機的接線下位機可以脫離上位機單獨工作。上下位機采用RS232串行接口,以雙全工方式完成通訊工作。西門子S7226型PLC是一種模塊化結(jié)構(gòu)的小型PLC，具有較高的性能價格比，它帶有兩個RS485通訊口，而上位機即工控機的串行口是RS232，所以采用西門子公司專用的PC/PPI編程電纜作為上下位機的連接電纜，它實現(xiàn)了RS232和RS485的轉(zhuǎn)換，并且具有隔離抗干擾功能。整個系統(tǒng)原理圖如圖46所示。圖46S7226型PLC與上位機的接線西門子CPU226PLC可以利用PC/PPI電纜和自由接口通訊功能把它和RS232標準兼容設備相連。PC/PPI電纜支持波特率設置600BPS38400BPS?？梢岳肞C/PPI電33纜盒上的DIP開關相互轉(zhuǎn)換。當數(shù)據(jù)從RS232傳送到RS485口時，PC/PPI電纜是發(fā)送模式，當數(shù)據(jù)從RS485傳送到RS232口時，PC/PPI電纜是接受模式。當系統(tǒng)檢測到RS232的發(fā)送線有字符時，電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當RS232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時，電纜又切換到接收模式，這個時間與電纜上的DIP開關設定的波特率選擇有關。433控制接口與執(zhí)行機構(gòu)控制接口完成轉(zhuǎn)換、驅(qū)動放大功能。執(zhí)行器為電動執(zhí)行器，其調(diào)節(jié)閥的流量特性為對數(shù)流量特性，電動閥的開度是由通電時長短決定。執(zhí)行器為電動執(zhí)行器，電動調(diào)節(jié)閥的流量特性為對數(shù)流量特性，其開度是由通電時間長短決定。434水分檢測水分檢測過程要用到水分檢測儀，本方案采用紅外水分儀。工作原理其測量是利用紅外測量的原理，對紙張所含的水分進行測量。紅外測量的原理是當物體被紅外光照射時，任何物質(zhì)僅吸收一定波長的輻射光，允許其它波長的輻射光通過基于在近紅外光譜區(qū)波長由078微米至25微米有某些波長的紅外輻射能量被水分子選擇性地吸收，在此中心波長外的輻射能量幾乎不被水分子吸收，即照射水時能F衰減也很小。所以，紙張水分測量選用對水不吸收的181微米近紅外光作為參比波長和處于吸收峰中心的194微米近紅外光作為測量波長，利用兩種波長的單色光輪流交替地透過紙張，取其輻射強度的比值來測定紙張水分。水分檢測根據(jù)測量信號強弱自動調(diào)節(jié)量程，適應各種紙張厚度，能方便地接入其控制系統(tǒng)。34圖47四光束紅外水分儀電路原理框圖測試電路原理框圖如圖47所示,紅外光照射到硫化鉛PBS紅外探測器上產(chǎn)生的信號,經(jīng)放大后送到采樣保持電路采樣保持電路在由光電元件和霍爾元件產(chǎn)生的同步信號控制下輸出四個電壓信號經(jīng)乘除電路實現(xiàn)樣品水分之間的關系,再經(jīng)放大調(diào)節(jié),可輸出信號完全代表物料水分用LED數(shù)字顯示紅外水分儀廣泛應用在紙張,茶葉,建材粉料等工業(yè)部門測量范圍20300G/、紙張含水率112。435壓力檢測與變送圖48A/D693原理框圖和變送器電路如圖48所示，壓力檢測用壓阻式力傳感器。用于傳感器輸出信號處理的變送器電路大多是單片功能模塊電路。也有增加前置放大器的復式結(jié)構(gòu)，可將傳感器輸出的MV信號直接變換成420MA的標準電流或標準電壓信號，便于遠傳或直接給計算機35過程控制儀表進行信號處理。AD693電路原理圖如圖所示，這個功能模塊包括信號放大器，參考電壓，基準電流和補償分配器。它是一片完整的單片低電壓到電流變換的回路信號調(diào)節(jié)器，采用1236V閉環(huán)電源工作，它的輸出量程和零位單獨可調(diào)輸出范圍有420MA，020MA，20MA8MA三種選擇，并能自己供給傳感器的工作橋壓，因此是一理想實用摸板。AD693信號放大電路可對信號進行緩沖放大，通過調(diào)整它的放大倍數(shù)可以標定它的輸入電壓量程。436模擬量輸入模塊（A/D）作用PLC只能接收數(shù)字量信號，模擬量信號是一種連續(xù)變化的物理量。為實現(xiàn)模擬量控制，必須先對模擬量進行模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC所能接受的數(shù)字信號。模擬量輸入模塊的功能就是實現(xiàn)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。組成如圖49所示。圖49A/D模擬輸入功能圖由濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D，光電耦合等部分組成光電耦合器起防止電磁干擾的作用，對多通道的模擬量輸入單元，通常設置多路轉(zhuǎn)換開關進行通道的切換，且在輸出端設置信號寄存器。使用及特性一般先用信號變送器把它們變換成統(tǒng)一的標準信號（如420MA的直流電流信號，15V的直流電壓信號等），然后再送入模擬量輸入模塊。模擬量輸入模塊（EM231）具有4個模擬量輸入通道。模塊上部共有12個端子，每3個點為一組，共4組。每組可作為一路模擬量的輸入通道（電壓信號或電流信號），電壓信號用兩個端子（A、A），電流信號用3