基于PLC的自動調(diào)平系統(tǒng).pdf

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1、2003年第24卷第1期華北工學院學報VOl.24NO.12003(總第87期DJOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTOFTCHNOLOGY(SumNO.87D=================================================================文章編號:1006-5431(2003D01-0014-04基于PLC的自動調(diào)平系統(tǒng)姚舜才,張艷兵(華北工學院自動控制系,山西太原030051D摘要:目的設計自動調(diào)平控制系統(tǒng),滿足所需精度.方法以德國西門子(SiemensD公

2、司生產(chǎn)的SIMAICS7-300可編程邏輯控制器為主控器件,設計一種自動調(diào)平系統(tǒng),給出系統(tǒng)的硬件構成,設計系統(tǒng)的控制軟件.結果經(jīng)實驗驗證,達到了預期的控制指標.結論所述的控制方案可廣泛應用于各種調(diào)平系統(tǒng)中.關鍵詞:可編程邏輯控制器(PLCD;自動調(diào)平;承載平臺中圖分類號:P273文獻標識碼:A可編程邏輯控制器(PrOgrammableLOgicalCOntrOller簡稱PLCD作為一種智能化~可靠性的工業(yè)控制設備,在國民經(jīng)濟的各個行業(yè)中應用得越來越廣泛.近年來,PLC又與現(xiàn)場總線技術結合起來,在各個控制領域顯示了其較強的應用

3、潛力和前景[1].作者應用Siemens公司生產(chǎn)的SIMAICS7-300系列[2]PLC,對承載平臺的水平度進行調(diào)節(jié)控制,達到了較好的調(diào)平控制效果.1控制任務與方案選擇控制任務:某承載平臺在其進行承載工作時需要達到一定的水平度(前后及左右傾角不得大于5/D,且控制過程不能經(jīng)歷太長時間(調(diào)整時間不得大于2minD.承載平臺由4條調(diào)平支腿和一條承載工作時使用的輔助支腿組成,調(diào)平工作時輔助支腿不落地.待調(diào)平后,進行承載時,輔助支腿才和調(diào)平支腿一起參加支撐平臺的工作.系統(tǒng)要求具有自動調(diào)節(jié)和手工調(diào)節(jié)兩種工作狀態(tài).方案一:首先建立該控制

4、系統(tǒng)的數(shù)學模型.圖1為調(diào)平控制系統(tǒng)的模擬圖,圖中A,B,C,D為4條調(diào)平支腿在動作前的4個支點,A/,B/,C/,D/為4條調(diào)平支腿在動作后的4個支點;0為調(diào)平支腿在動作前的傾角值;0//為調(diào)平1,021,02支腿在動作后的傾角值.承載平臺前后方向的對角線長為L1,左右方向的對角線長為L2,其各點移動的坐標為:(I1,1,1D,(I2,2,2D,(I3,3,3D,(I4,4,4D.圖1調(diào)平控制系統(tǒng)的坐標圖由此可知,整個系統(tǒng)的傾角值與調(diào)平支腿每次活動的關Fig.1hecOOrdinateOflevellingcOntrOlsys

5、tem系為2nn1kL1sin01-A1-A2-4L2sin02-2(A3-A4D-2(A3-A4Dn-1(1-kD(1-kD01=arcsin[],222(I1-I2D-(1-2D-(1-2D(1D收稿日期:2002-10-12作者簡介:姚舜才(1973-D,男,講師.從事專業(yè):控制理論與控制工程.(總第87期)基于PLC的自動調(diào)平系統(tǒng)(姚舜才等)405Znn1kLZsin0Z+Az3-Az4+4L1sin01+Z(Az1-AzZ)-Z(Az1-AzZ)n+1(1+k)(1+k)0Z=arcsin]9ZZZ(I3-I4)+

6、(y3-y4)+(z3-z4)(Z)式中上標n為初始狀態(tài)值9即各調(diào)平支腿在動作前的值9n+1為終了狀態(tài)值9即各調(diào)平支腿在動作后的值9Az為調(diào)平支腿每次動作的距離9k為前后方向與左右方向?qū)蔷€交點對于線段的比19AzZ9Az39Az4例系數(shù)~在建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型之后9可以根據(jù)設計要求9對4條調(diào)平支腿進行控制(或伸或收)借以控制承載平臺的水平度9使其達到要求的精度~從控制理論的角度來看9本系統(tǒng)的數(shù)學模型比較復雜9且具有一定的非線性和強耦合性(含有反正弦函數(shù)及平方開方項)控制的算法設計需要一定的快速性和準確性以滿足系統(tǒng)的要求3]~

7、方案二:從理論模型來看9該系統(tǒng)利用控制模型并運用控制理論來進行解耦算法和控制勢必會相當繁雜9而且在進行實時控制時還會占用相當?shù)拇鎯臻g~為此作者設計了第二種控制方案~首先9將4條調(diào)平支腿解耦為兩個方向9先在其中一個方向調(diào)平平臺9然后鎖定此方向9再對另外方向進行調(diào)平9在第二個方向進行調(diào)平時要收回一條較高的調(diào)平支腿~這是一種基于三點調(diào)平的控制方案9即:把某一調(diào)平支腿也看作調(diào)平工作時的輔助支腿9先使用其他3條調(diào)平支腿調(diào)平承載平臺后9再使剩下的調(diào)平支腿著地放穩(wěn)9最后9在進行承載工作時9讓輔助支腿放穩(wěn)9完成自動調(diào)平的工作9控制流程如下:

8、1)選擇任一方向為首先調(diào)平的方向(或選~前后傾角9或選~左右傾角)9Z)判斷高低9將低的一端的調(diào)平腿升高93)在此方向達到調(diào)平精度后9進行另一方向的調(diào)節(jié)9升高較低一端的調(diào)平支腿9同時9收回此方向上較高一端的調(diào)平支腿94)達到兩個調(diào)平方向的調(diào)平精度后9使輔助支腿著地放穩(wěn)95)調(diào)