PLC控制的自动调平系统

PLC控制的自动调平系统内容来源于/%C5%C9%BF%CB%D6%Bl%Cl%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/item/20301a43el7ce09eb3b7dc3e.html引言为保证平台稳定，被调平台有五条支腿，分别用5个执行元件控制苴高度，以调整平台的水平度；用2个水平敏感元件检测其水平度.2个水平敏感元件垂直安装，分别用于检测平台前后方向的水平度和检测平台左右方向的水平度。图1是被调平台与支腿和水平传感器安装示意图（图中未标出平台上的设备）1被调平台与支腿和水平传感器安装示意图5个调平支腿高度及2个水平敏感元件的输出，构成了五输入二输出的多输入输出系统，每一调平支腿高度变动，都有可能影响平台的水平度，因此它是一个强耦合的系统。2完全解耦的控制方法系统虽有5个输入，2个输出，但我们知道，三点决定平面，所以在调平控

制量中有二个输入量是冗余量，只需选择平台重心在三支点构成的三角形内，控制这个三角形的三个支腿高度，即可实现调平；在调平结束后，再控制其余二个支腿着地即可。所以实际系统应是三输入二输出系统，经过分析可以得到水平敏感元件的输出a与P是三个调平支腿高A、B与C的函数：a=fi（A，B，C）p=f2（A，B，C）平台调平后，应得到a<8，P<8。8是一个允许的很小倾角。A、B、C与a、P之间是强耦合的。应用理论和实验方法都可得出其传递函数，设平台输入与输出关系表示如下：~A~~A~B__B弘%G化C_式中GNM是a、p对于A、B、C的传函；GNM中下标N=1、2代表水平敏感元件的输出a与p，M=1、2、3代表三支腿高A、B与C。设有一个预补偿矩阵Kp（s）使（2）式成立。式中KPQ中下标Q=1、2代表预补偿函数的二个输入a与p，P=1、2、3代表补偿传函的三个输出A、B与C。若E&E&L+虽並M屆G贰、+6並+区瓯'1001则可实现完全解耦。为使完全解耦，必需求出k（S），并且按（4）式实时计算A、B和C，然后实施控制。由（3）式解出k（S）,代入（4）式并离散化（4）式，用计算机实时地计算出控制量A、B、C，就构成了快速自动调平系统。然而k（S）不容易显式解得，（4）式的实时计算量大；以及当用伺服系统控制调平支腿的高度时，最少要有测量3个支腿高度的传感器和两个测量平台水平度的传感器，硬件电路相对复杂，开发时间长；这些因素都限制了完全解耦控制方法的使用。|3剔除冗余量的解耦控制方法某些平台上的设备运行中不需实时调平，只要求开始工作前进行一次调平，对调平过程速度要求也不高。这种平台的调平方法，可用剔除冗余量的解耦控制方法;将调平过程分两步进行，首先调平某个倾角使之达到水平要求之后，将其锁定，然后再去调另外一个倾角。在第一步时，剔除了一个倾角及两个支腿的高，使控制系统变成了单入单出控制系统。第二步剔除已调平了的倾角及相应的已完成调平任务的两个支腿。这样第二步调平也变成了单入单出控制系统。这种做法是一种剔除冗余量的解耦控制方法。具体调平过程叙述如下：首先选择平台重心所在三支腿构成的三角形中的三个支腿；在平台未调平前，三个支腿连结成的三角形中，必有一条边的倾角最大，这条边是由最高与最低两支点的连线，与它平行的（或夹角最小的）水平敏感元件的输出最大，也即由此水平传感器测出的倾角最大，以此水平敏感元件的输出作被控量，以高度最低支腿的高为控制量，构成单入单出的闭环控制系统。这时，虽然调整最低位置支腿高时，会同时影响两个倾角，但未被选用的水平传感器的倾角变化可在第二步时再调平，因此在第一步调平过程中，最高和次高支腿高作为冗余量被暂时剔除了，较小的倾角的输出也作为冗余量被剔除了。第一步调平过程，直至此最大倾角被调平为止。当此倾角调平后，以此水平线为轴，平台便成了“跷跷板”，在平台重心作用下，原次高支腿变成了新的最低支腿。原倾角较小的传感器输出变成最大。第二步，也以此时倾角最大的水平敏感元件的输出为被调量（另一水平敏感元件的输出已被调为零或一个允许的较小的倾角），以此时的最低支腿高度为控制量，其余二个输入和一个输出作为冗余量被剔除，再次构成一个单入单出的单闭环系统；为防止第二步调平破坏第一步已调平得到的“跷跷板”的水平轴线，在第二步调平时，首先要收起最低腿的对角支腿，使此支腿悬空；这样第二步调平过程就不会影响第一步调平的结果。当此时的最大倾角的水平敏感元件输出变为零时，就表明平台已完全被调平了。最后再将其余支腿放下着地使平台更稳定。上述剔除冗余量的解耦控制方法算法简单，即当水平传感器输出超过要求时，接通最低位置支腿的电磁阀，调此支腿的高，直至水平传感器输出满足要求止。控制算法中，确定电磁阀接通与否，只由水平传感器的输出决定，而不需要测出各

调平支腿的高度，因此不需使用测量支腿高度的传感器。且控制算法中只有一些逻辑判断，无需处理大量的数据，适合用PLC实现。4用PLC控制自动调平系统用剔除冗余量的解耦控制方法的调平系统可用PLC实现。用PLC控制的自动调平控制系统主要包含：水平检测器与控制支腿高度的电磁阀与液压缸等组成。硬件框图如及相应液压5套翌

动电路水平传感及相应液压5套翌

动电路水平传感w五个液压缸-—►-CBF摩托车点火器hitp://dianfwoqi.taobao2自动调平控制系统的硬件结构框图图2中PLC输出经驱动电路控制电磁阀，电磁阀控制液压缸，液压缸控制支腿高度，液压缸上的液压继电器用于测量支腿是否着地；因为当支腿着地后液压缸压力升高，液压继电器接通。水平传感器输出的水平倾角是模拟量，因此PLC除了要有用于控制液压缸的开关量输出模块，和用于接收液压继电器的开关量输入模块外，还要有模拟量输入模块。某自动调平系统，自动调平工作过程如下：选择最大倾角(可能是“前后倾角”，也可能是“左右倾角”)方向首先调平。

（2）判断最大倾角方向上支腿的高低，将低端的调平支腿升高；直至在此方向达到调平精度。（3）进行另一方向的调节，升高较低一端的调平支腿，同时，收回此方向上较高一端的调平支腿；（4）达到两个调平方向的调平精度后，使辅助支腿着地、放稳；（5）调平工作结束。图3是自动调平控制程序框图。图中DT9、DT11、DT13、DT15分别是除辅助支腿外的4个调平支腿的液压缸的4个电磁阀，图中“调左右倾角标志”和“调前后倾角标志”是PLC内部辅助继电器，程序检查此标志，当有标志时，会一直调整某个倾角，直至此倾角被调平为诺入左右若不満足理厦鼻覽调左右饋鶴桧.-''倾淨托•乍点火器.-'3自动调平程序框图止，故这一标志是实现解耦的关键。编写程序时要注意到，PLC用户程序是周期执行的，因此PLC程序与计算机编程有很大不同。但本程序是用在S7-300PLC中的