0引言于1993年引进开发的XPJ水冷型系列离心机系统，整机控制系统采用现代化程度较高、可靠性较强的可编程序控制器（PLC）控制，自投产以来取得了令人满意的效果。

　　由于系统采用开环控制，液压执行系统，使运行中的偶然性波动不可避免，尤其在浇注薄壁小径管时，较为明显。其中一台DN100300小管离心机，在浇注≤150mm管时，管壁径向壁厚不均现象时有发生，造成不必要的损失。经多方论证分析，认为产生这一现象的主要原因是由于离心机浇注过程中扇形包翻转及主机走行速度不稳产生的。为了进一步提高产品质量，降低生产成本，增强市场竞争力，决定对此机进行技术改造，在原PLC控制的基础上，将扇形包倾翻及主机走行系统由原开环速度控制改为控制精度高，可靠性更强的闭环速度控制系统。

　　1闭环控制系统的硬件配置系统整机采用德国SIEMENS公司生产的S5115U型组合式可编程序控制器。本文仅介绍浇包和主机控制系统，以及与两闭环有关的硬件设备。控制系统构成。微处理器选用内置PID模调节，加快运算速度，提高精度。执行元件由开关量元件改为的模拟量元件（高精度闭环比例阀），增加模拟量输出模板6ES54707LA12.用于闭环反馈的智能模板――数字位置译码器IP241（由基板6ES52411AA12和两块同步串行匹配模板组成）。传感器采用德国STEGMANN公司的AG100MSSI数字式光电编码器检测浇包转动，CPOMUXP553数字式电磁直线编码器检测主机行走。

　　2控制系统原理本文所述离心机主机和扇形包两闭环原理基本相同，所不同之处一是检测角度，一是检测直线。下面仅以主机行走闭环为例，对速度控制系统的原理作一简要说明。

　　其基本工作原理：因为在供油压力和负载不变的情况下，对应某一阀芯节流面积有一相应的速度，但没有一固定的位置与阀的开口量对应，所以通过控制阀的开口变化，就可以达到控制速度的目的。我们通过不断扫描检测缸杆的位移量来控制阀的开口，从而控制主机的走速。具体做法是在每隔一定采样时间的选定略，由数字式位置传感器检测一次油缸杆的实际运行距离，经位置译码器（内置编码器匹配模板）匹配后反馈给CPU，在CPU中做一次除法运算求速度，和预置的速度值相比较，得到一个差值，此偏差值经调用PID模块调节后，传递给闭环比例放大器，调整闭环比例阀芯的开口变化，进行一次纠偏，控制油缸进油量。如此反复不断调整，从而实现对油缸的速度控制。实际上，在工作中传感器检测到的是位置信号，为保证主机行走平稳，我们关心的是速度与给定值的一致性，以及运行时速度的平稳性，虽然实际中我们并未直接检测到速度，但是速度的稳定是其在每一采样周期行走距离一致的前提。根据速度传感器的原理，我们充分利用微处理器的运算能力，和位置传感器一起构成了一个“软”速度传感器。为了便于分析，不妨将速度看作虚拟输出，将位置传感器和微分运算环节看作间接构成的速度检测器。

　　但是，仅仅将位置反馈变为速度反馈，还不是正确的速度控制，速度控制系统的全部开环传递函数S项相互抵消，这就构成了简单的比例控制方式。对于阶跃输入，速度偏差则随着速度增大而增大，容易产生静差。如果在系统中加进一个积分特性环节，理论上就博山消防泵能够以零偏差进行速度控制。由于我们采用了PID控制，可以认为已含有积分环节，故可以简化设计，将积分环节并入PID构成等效回路。

　　3控制算法对于闭环控制系统，控制算法很多，近年不断发展的自适应控制，模糊控制，神经网络等。但PID控制由于其简单，稳定性好，可靠性高，为普通设计人员所熟悉等特点，在控制理论和技术飞速发展的今天，仍有强大的生命力。特别是在应用PLC控制的工业领域，更是得到广泛应用。

　　本系统所用操作系统中集成了算法，内置了PID控制子程序模块（OB251），通过程序调用，可以方便的实现对系统的PID调节。此模块可完成8路控制，提供了修正算法（位置式算法）和修正比率算法（增量式算法），通过程序预置整定好的PID参数，可迅速提供PID调节。为消除积累误差，本控制系统程序中采用了修正比率算法。

　　参数整定的方法有很多，常见的有试凑法、扩充临界比例度法、阶跃曲线法等。为缩短调试周期，减少停产损失，在整定过程中我们采用了计算机仿真模拟整定和现场试凑相结合的方法，取得了满意的效果。具体做法是先通过计算及分析辨识，得到系统被控对象的近似数学模型，然后利用动态仿真软件进行仿真整定。

　　4软件设计系统软件采用SIEMENS公司S5系列专用语言编写，全部采用程序块式结构化编程设计，对程序的编写、管理、现场调试及故障检查都非常有利。程序中通过两次调用PID子程序模块来实现对两闭环的调节。PLC长于逻辑运算，数学运算只有加、减指令，而没有乘、除指令。需调用集成的乘除子程序。但在调用除法子程序作计算时，所得商只是整数商和余数的形式，还须编制一个被除数小于除数的除法子程序。要完成此闭环控制，在一个采样周期内，PLC需处理以下工作：a.初始化数据区；b.置设定值，给定阀的预开口量；调用计时模块，设定采样时间；d.采样实际运动位移量，通过智能位置模板传调用除法子程序，作除法运算求速度；设定值和实测值作减法，求偏差值；g.调用PID子程序模块，对其偏差进行控制调节；通过模拟量输出模板将调节后的偏差值传输到执行机构，进行一次纠偏。如此反复循环，直至一个工作行程（在此每浇完一根管子为一工作行程）结束。

　　5结束语此控制系统经改造后，扇形包翻转及主机行走速度平稳，消除了波动，性能指标达到设计要求。产品质量明显提高。可以得到以下结论：a.采用闭环控制后，无论从控制精度还是稳定性都明显优于原开环控制；应用位置传感器结合数学运算构成的速度反馈能够实现对速度的控制；c.PID调节完全能满足一般工业系统的要求；用来完成闭环控制及调节，可靠性高。并且由于其模块化设计，使程序实现更加简洁；e.尝试了一种计算机模拟和现场经验相结合的参数整定方法，缩短了调试周期。