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(xué)院學(xué)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(xué)院自動控制系,山西太原030051D摘要:目的設(shè)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(shè)計一種自動調(diào)平系統(tǒng),給出系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,設(shè)計系統(tǒng)的控制軟件.結(jié)果經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,達(dá)到了預(yù)期的控制指標(biāo).結(jié)論所述的控制方案可廣泛應(yīng)用于各種調(diào)平系統(tǒng)中.關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(shè)備,在國民經(jīng)濟(jì)的各個行業(yè)中應(yīng)用得越來越廣泛.近年來,PLC又與現(xiàn)場總線技術(shù)結(jié)合起來,在各個控制領(lǐng)域顯示了其較強(qiáng)的應(yīng)用

3、潛力和前景[1].作者應(yīng)用Siemens公司生產(chǎn)的SIMAICS7-300系列[2]PLC,對承載平臺的水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,達(dá)到了較好的調(diào)平控制效果.1控制任務(wù)與方案選擇控制任務(wù):某承載平臺在其進(jìn)行承載工作時需要達(dá)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(jìn)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(xué)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(diǎn),A/,B/,C/,D/為4條調(diào)平支腿在動作后的4個支點(diǎn);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(diǎn)移動的坐標(biāo)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(biāo)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(guān)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(biāo)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(diǎn)對于線段的比19AzZ9Az39Az4例系數(shù)~在建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之后9可以根據(jù)設(shè)計要求9對4條調(diào)平支腿進(jìn)行控制(或伸或收)借以控制承載平臺的水平度9使其達(dá)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(xué)模型比較復(fù)雜9且具有一定的非線性和強(qiáng)耦合性(含有反正弦函數(shù)及平方開方項)控制的算法設(shè)計需要一定的快速性和準(zhǔn)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(yùn)用控制理論來進(jìn)行解耦算法和控制勢必會相當(dāng)繁雜9而且在進(jìn)行實(shí)時控制時還會占用相當(dāng)?shù)拇鎯臻g~為此作者設(shè)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(jìn)行調(diào)平9在第二個方向進(jìn)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(diǎn)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(jìn)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?yàn)槭紫日{(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(dá)到調(diào)平精度后9進(jìn)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(dá)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)