我們在實際工作中,會遇到控制的某一變量作為輸出結果時,如:運行的物體、轉速、流量、壓力等,由于受到機械結構、材料等物理參數(shù)的限制,往往需要減緩啟動或停止時的沖擊,即建立啟動加速度或停止減速度,以減緩對物理結構的沖擊。
運動物體啟動時,如果該物體為重載荷,如:起重機,重型車輛,其物理慣性太大,如果起動加速度太大,會造成動力源沖擊但,甚至機械結構遭到破壞;
流量控制系統(tǒng),如:大的電動閥門,當開啟閥門時,如果開啟閥門過快,勢必會對管道、泵等造成沖擊,引起管道振動,泵停轉(電動機過流保護造成)等等。
壓力控制系統(tǒng),如液壓管道、拉力、張力等,過高的啟動加速度會造成管道振動、被拉物體物理變形等。
筆者經(jīng)過實踐,使用了一種既簡單又準確的解決方案:首先根據(jù)受控對象的物理參數(shù),確定機械加速的允許值,如加速度、單位時間流量變化率、單位時間壓力(拉力、張力)變化率,然后算出加速時間(減速時間)或變化時間,假設該時間為T,運動物體的最高速度V,系統(tǒng)最大壓力為P,最大流量為Q,所對應的模擬量輸出為0~10V電壓,PLC為15位,對應的PLC內(nèi)部值為0~32767,即輸出0V時,PLC內(nèi)部值為0,輸出10V時PLC內(nèi)部值為32767,我們只要把輸出值0~32767的變化上下限時間控制到等于T,就可實現(xiàn)勻加速控制,思路如下:
一. 選用PLC內(nèi)部2個計時控制功能功能塊TON,并使他們交替周期性工作,同時選用一個加法器;
二. 采用近似折線的取值方式,當2個計時器交替周期性工作時,加法器將一個常數(shù)C依次累加并送給PLC的輸出。見下圖:
三. 假設計時器1計時時間為t1;計時器2計時時間為t2,使得t1=t2,計時器1工作時,加法器加上1個常數(shù)C,計時器1時間到后,計時器2工作,計時器1停止,加法器停止,計時器2時間到后,計時器1工作,加法器工作再加上常數(shù)C=2C,計時器2停止。 后面3C、4C……依次類推,直到大于等于輸入指令后,此項程序結束。
從大往小變化時,只要把加法器改成減法器即可。
在這里,只要將輸出上限值時所對應的計時器t1的總數(shù)加到一起,就得到了加速時間T。
應用舉例;
·龍門吊走行,載重量450噸,大車走行速度0~5米/分,天車走行速度0~4米/分,變頻調(diào)速,西門子PLC控制,RS485通訊,走行高度9米,載荷高度約5~6米。
如果不控制走行啟停加速度,一旦將載荷吊到5~6米高度,走起來后,一旦停止行走,載荷將在半空中晃來晃去,如果在斜坡上甚至會造成溜坡,后果十分嚴重。
·大排量水泵抽水,為重載荷啟動。按照常規(guī)使用,電動機的功率遠遠大于運行時的實際功率,啟動時對電網(wǎng)沖擊很大。如果將水泵出口加上一支電動閥,排量控制信號0~10V,按照1.2倍實際消耗功率選擇電動機,啟動時,將電動閥控制的出口關閉,此時啟動電機,待電機啟動后,緩慢將電動閥打開,此時電機不會過載保護,對電網(wǎng)沖擊也相對減小,同時可以根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)水泵排量。
·另外,鏈傳動的頻繁啟停,易造成機械機構變形,使鏈條變長,鍵磨損。
綜上所述,通過控制高速或大壓力、頻繁啟停的傳動系統(tǒng),會減少很多機械故障,同時也給節(jié)能帶來了不少效益。