深圳市顧美科技專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)觸摸屏PLC一體機(jī)、PLC、HMI人機(jī)界面、觸摸屏等產(chǎn)品，為廣大客戶提供各種自動化解決方案。今天，給大家?guī)淼氖怯|摸屏PLC一體機(jī)在容器液體保壓測試機(jī)的應(yīng)用。

一．前言：

容器液體保壓測試機(jī)主要用于對密封容器的保壓能力做測試工作，測試時需要往容器泵入液體，并且需要是容器內(nèi)的壓力無超調(diào)的上升到設(shè)定值，如果存在超調(diào)，有部分容器會因?yàn)閴毫^大而導(dǎo)致破裂損壞，所以整個過程不允許發(fā)生超調(diào)。通常PLC的恒值控制會使用PID算法實(shí)現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的PID算法需要整定參數(shù)，而且要做到無超調(diào)量需要反復(fù)整定PID參數(shù)才可達(dá)到，對調(diào)試人員有較高要求。使用顧美的觸摸屏一體機(jī)做控制器配合專用的控制算法，可以實(shí)現(xiàn)無超調(diào)的升壓過程，而且參數(shù)少調(diào)整簡單，方便使用。

二．測試機(jī)描述

測試機(jī)的輸入是壓縮氣體，輸出是高壓液體，由于輸出的壓力較大（最高可以達(dá)到80MPa），所以會使用液體氣動增壓泵將壓力提高，壓力傳感器安裝在液壓回路中，在增壓泵的氣體入口前有一個壓力調(diào)節(jié)比例閥，可以控制增壓泵氣體輸入的壓力大小。最終液體壓力達(dá)到設(shè)定壓力后，會用截止閥關(guān)閉增壓泵的輸出，壓力傳感器測量容器的壓力大小，保持一段時間，壓力如果仍然維持在報(bào)警值以上，保壓測試通過。

實(shí)際系統(tǒng)的氣體壓力比例閥使用模擬量控制，由于每個比例閥存在元器件差異，所以如果按照比例大小直接計(jì)算輸出，會存在一定的誤差，這個誤差經(jīng)過增壓泵放大后，誤差將會增大，所以要保證高精度的輸出壓力必須采用閉環(huán)控制。

在PLC的上做閉環(huán)控制的常用算法是PID算法，該算法具有適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，在使用合適的參數(shù)時也能獲得較好的控制效果，但是需要控制輸出完全沒有超調(diào)的情況下，把參數(shù)調(diào)到合適的范圍并不容易。 

三．解決方式

使用壓力傳感器作為反饋，使測試機(jī)形成一個閉環(huán)，對輸出的液體壓力進(jìn)行控制，畫出框架圖。

比例閥的傳遞函數(shù)為K1，增壓泵的傳遞函數(shù)為K2，傳感器的傳遞函數(shù)為K3，由于控制對象是純比例環(huán)節(jié)的元件，要達(dá)到無靜態(tài)誤差、無超調(diào)的控制效果，可以將該系統(tǒng)化為一階系統(tǒng)，PLC的內(nèi)部處理算法等效傳遞函數(shù)為一個積分環(huán)節(jié)和一個比例環(huán)節(jié)的串聯(lián)，畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

把系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)寫出來，

和一階系統(tǒng)的表達(dá)式一致，因此使用該算法可以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，對算法進(jìn)行離散化處理后添加到程序里，在將比例閥和增壓泵以及傳感器的實(shí)際比例系數(shù)K1、K2、K3輸入進(jìn)去后，需要調(diào)節(jié)的參數(shù)只有一個K，即通過調(diào)節(jié)K的大小，就可以控制系統(tǒng)穩(wěn)定到設(shè)定值的調(diào)節(jié)時間，大大降低了調(diào)試難度，而且確保了不會有超調(diào)。

四．升級處理的前后對比

傳統(tǒng)的PID算法控制曲線：

顧美觸摸屏plc一體機(jī)控制曲線：

顧美觸摸屏PLC一體機(jī)的控制曲線符合測試機(jī)的控制指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了無超調(diào)的上升曲線。

五．操作界面和程序

測試機(jī)可以修改設(shè)定壓力以及保壓時間，同時顯示實(shí)時壓力曲線。

設(shè)定的調(diào)節(jié)參數(shù)少，除了調(diào)節(jié)比例系數(shù)K其他都是和機(jī)器結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定參數(shù)，使用簡單。

PLC以采樣時間為間隔，不斷計(jì)算模擬量輸出，逼近設(shè)定的目標(biāo)值。

六．測試機(jī)的一般使用流程：

初次使用前需要輸入合適的工藝參數(shù)（設(shè)定值、保壓時間、報(bào)警上限等等），然后控制使用的結(jié)構(gòu)參數(shù)K1、K2和K3根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的比例系數(shù)填寫，調(diào)節(jié)參數(shù)K在初次使用時先填寫一個較小的值，然后接上測試的容器，啟動測試，剛開始容器還沒有充滿液體，壓力會一直為零，等到容器注滿液體后，壓力會立即上升，所以需要設(shè)置一個控制算法的作用范圍，在到達(dá)作用范圍之前，使用元器件的比例系數(shù)計(jì)算一個輸出（誤差較大），在輸出壓力達(dá)到一個大致的范圍后使用控制算法逼近設(shè)定壓力，到達(dá)設(shè)定壓力的公差帶后關(guān)閉截止閥，開始計(jì)算保壓時間，保壓時間計(jì)時結(jié)束時壓力仍在報(bào)警值上，測試通過，然后開啟卸壓閥，壓力降到接近零的時候，取下容器，測試完成。

如果想要縮短到達(dá)設(shè)定壓力的調(diào)節(jié)時間，可以把調(diào)節(jié)比例系數(shù)K調(diào)大一些，但是不能太大，否則會出現(xiàn)超調(diào)，因?yàn)殡x散化處理后，存在純延遲環(huán)節(jié)，和分析使用的連續(xù)系統(tǒng)不一樣，所以不能將理論調(diào)節(jié)時間設(shè)置過小。

測試機(jī)設(shè)置有超壓報(bào)警，如果因?yàn)橐馔鉅顩r導(dǎo)致壓力過高，將關(guān)閉增壓泵同時開啟卸壓閥，防止管道和容器壓力過高。

七．使用coolmay觸摸屏plc一體機(jī)的測試機(jī)：

       七寸觸摸屏一體機(jī)EX3G-70KHA-24MT-2AD2DA-A4-A0高分辨率畫面清晰，A8處理器運(yùn)行更流暢。左手邊有氣壓表和液壓表，方便觀察實(shí)時壓力。