基于PLC的生物质燃料压缩伺服系统的研究

摘要

本文在分析了生物质燃料的压缩过程的基础上，设计出一种基于PLC的生物质燃料压缩伺服系统，采用OMRON公司CP1H-XA40DT-D型PLC为控制核心，运用PID算法，实现对电液比例系统中液压缸位置控制。给出了电气控制系统的硬件设计方案，选择了合适的控制电器，编写了PLC控制系统的程序，完成了电源、主电路、辅助电路、控制面板的设计、制作与安装。在对电液伺服控制系统机构特性和工作原理分析的基础上，由液压缸流量连续方程、液压缸负载力平衡方程、伺服阀电流-流量线性化方程等基本方程得到了各个主要元器件的传递函数，建立了相对完整的电液控制系统的数学模型。基于MATLAB绘制的系统根轨迹图和劳斯判据，得到系统的临界比例度和临界振荡周期，采用临界比例度的整定方法，求出 P调节、PI调节、PID调节3种不同情况下的控制器最佳参数值，利用simulink下建立的模型对不同整定参数进行了验证实验，结果表明本研究所建立的系统模型基本准确，整定参数的方法也是合理的。设计了虚拟仪器数据采集分析系统，能够采集成型周期中的成型压力和活塞位移，可适时观察、记录采集到的数据。将在压缩成型过程采集到的数据进行分析，验证了系统的工作过程。结果表明系统的工作状态和理论分析的基本一致。该控制系统不仅适用于生物质燃料的压缩系统控制，也可以推广应用于普遍农业及工业液压系统之中。

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插图和附表清单

1 引言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究概况

1.3 存在的问题

1.4 研究内容

2 基于PLC伺服控制系统设计

2.1 电液比例系统工作原理及控制要求

2.2 控制系统总体设计

2.3 PLC的选择

2.4 控制系统相关电路设计

2.5 电气操作控制面板及主要电器

2.6 控制程序设计

2.7 数据采集与显示

3 电液伺服系统的建模分析

3.1 电液伺服系统基础理论

3.2 试验系统数学模型

4 基于临界比例度法的PID参数整定

4.1 PID控制器的原理

4.2 用临界比例度法整定PID控制参数

5 生物质燃料压缩试验与结果分析

5.1 试验方案

5.2 生物质燃料压缩试验

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 问题与展望

致谢

参考文献

附录

作 者 简 介