在工業中以紙、塑料薄膜、復合材料為包裝材料的生產線得到越來越廣泛的應用，包裝材料的準確專送顯得尤為關健，特別是在多級傳動電機同步運行控制中.各傳動電機在啟動、加速和干學機茁過程中要求多級傳動電機能夠及時地同步運行。本文以包裝機生產線為背景，介紹了PLC在同步搜制中的應用。

1 包裝機工作原理及控制要點

　　該生產線利用聚丙烯編織布(pp)、聚乙烯牙膜(PE)等材料作為制袋布，袋長腸600~1020mm任意調節，袋寬450~700mm任意調節；90~180mm規格任意調芍。采用4套色印刷，生產速度60袋/min。包括印刷糊口2個工段。包裝機的工作流程示意圖見圖1。印刷工段主要負責將編織袋卷進行塑編袋的4種顏色的正反面著墨印刷，印刷后的編織袋通過烘干部，將其墨跡烘干，在切斷部，通過切刀按照設定的袋長進行切割。然后經送袋部袋子進入糊口工段并轉向，在閥口部將其袋口打開并折疊，底貼部主要負責袋口的粘貼并成型出袋。

　　為保證袋子從印刷部到糊口部的線速度不變，底貼的線速度與糊口部編織袋的線速度一致，所以我們必須使得印刷部與糊口部同步、色標底貼部與撬口部同步。但由于包裝機結樞復雜，負載波動比，較大，而且糊口部的慣性較大，任刷和底貼部的慣性又相對較小，所以要使生從電機嚴格同步比.較困難。這也是本次控制的難點，為此洲門提出基于模糊PID和現場總線的多電機同步控制方案。

2 控制系統設計

　　2.1 控制系統要求和總體控制方案

　　根據上述工藝流程，為了保證產品質量和成品率，控制系統的設計非常關鍵。本生產線對}制系統的具休要求是:控制系統必須嚴格保證印刷電機、底貼色標電機與糊口主電機同步。能根據主從電機實際的位置不斷校正從電機轉速，使其與主電機同步;保證主從電機起停和加減速時的晌應時間差不超過200ms。

　　為此，我們采敢如下總體控制方案:采用西門子CPU313C-2DP為核心的DCS控制系統:配備1個觸摸屏,1個糊口操作臺,1個Ep刷澡作臺、1個變頻拒。觸摸屏采用西門子51-MATCTP270B并作為人機界面，主要完成工藝參數的顯示、控制參數的設置、控佑l:}作、歷史數據的記錄等:以糊口操作臺為主站，配備1個CPU313C-2DP,2個DO和1個帶診斷功能的DI擴展模塊，主要完成現場同步信號的采集、工程單位變換、回路控擊卿連鎖控制算法、控制信號輸出等功能;印刷操作臺通過E124aM與主站進行通信，并配有2個DO, 1個AI,1個莊刷變頻器，主要完成現場后度的采集、電機連鎖控制的輸出、急停等;變頻拒裝有配有4色變頻器，每臺變頻器涌過專用角信卡與S7-300站進行通店，實現電機啟停和加減速控制;所有工作站之間的通信都采用PROFIBUS-DP現場總線來實現。本控制系統的硬件組成見圖2。

　　2.2 模糊PID

　　由于該包裝機生產線比較復雜.切刀、凸倫等不規則器件比較多.所以每次停車這些器件所處的位理都不一樣，從而導致再次開車時的負載不盡相同。例如停機停在切刀的刀口處時，開龍朋寸的負載就比平時大，反之則小。而通常的Plp控制算法針對恒負載對象，其參數一旦整定好就固定不變。對于這條生產線.若依然采用傳統PID控制器，就難以滿足工藝要求，而且整定出的參數只能是針對包裝機某次停車時的負載最優。并不能使得全局最優。為此，通過反復摸索和試驗，我們采用模糊控制技術與PID控制相結合的控制思想(即所謂的模瑚PID控制算法)，用于對電機轉速的準確控制.收到比較滿意的控制效果。

　　模糊PID控制器是一種在常規PID控制器的基礎上，應用模糊集合理論建立參數并通過查表的方法，以實現對于不同的誤差和誤差變化率在線調整比例、積分和微分系數，使其根據對象的變化而變化，議滿足工業控制的要求。

　　由于模翔PID可以根據實際被控對象的變化，通過其規則庫不斷的自覺整定Prta參數，因此可以解決本套設備負載變化較大的問題。為此我們選用增量式旋轉編碼器與變頻器形成閉環控制,PLC過PROFIBUS-DP總線從變頻器速度通訊口上讀取實際轉速，并與給定轉速比較產生誤差｜e｜、誤差變化率｜ec｜，模糊推理機通過誤差和誤差變化率得出新的比例、積分和微分系數，再經過PROFIBUS-DP修改變頻PID參數，以實現模糊PID控制。

　　對于模湘控制規則的制定.需要以實際的工程經駒為依據，對于不同的｜e｜和｜ec｜時，被控對象對參數凡、風和凡有不同的要求。

2.3 軟件設計

　　2.3.1 PROFIBUS-DP

　　在該系統中，由于控制精度要求較高，因此電機速度必須從遵訊口給定，這樣控制精度可以達到兩萬分之一，因此我們選用PROFIBUS-DP作為通訊媒介。以釋口操作臺為主站，印}l操作臺、，臺變頻器為從站，分別設琶不同的站地址，使得PLC和變頻器、操作臺之間建立主、從關系。由于CPU313C-2DP有自帶的DP通訊口，因此觸膜面板可以通過PROFIBUS-DP與pLc進行通訊，即從觸摸面板輸入工藝參數。由TP270B經過MPI口傳遞給PLC。PLC經過數據運算處理通過}xo}aus一BP將數據發送給各個變頻器來控制各電毛朋專速。PLC再以變頻器、溫度變送器等采集有關數據，通過計算傳給TP2748進行顯示。

　　2.3.2 程序設計

　　本次應用設計借助千西門子專用編成軟件象動，程序采用模塊化設計，分為主程序、子程序和中斷程序3大部分。主程序根據.不同的條件隨時調用不同的子程序，例如采樣子握序、溫度控制子程序、PID調用子程爾等。在具體調用這些子程序時，只需斌予子程序接口的具體參數和存儲地址，這樣可大大提高代碼的使用效率，并減少了代碼的編寫量，提高了程序的可移潭性;由于本生產線對實時性要求較強，所以中斷采用了優先級較高的硬件中斷( OB40 )，即當印刷啟號、糊口信號、色標信號、定位啟號中任何一個采時，立即產生硬件牛斷并調用高速定時器定時，以計算2個色號之間的時間差，調用同步調速控制算法，實現印刷與糊口部、底貼色標與糊口部傳動電機的同步。其算法見圖4。

　　2.3.3 同步控制實現

　　由于本條生產線分印劇和糊口2個部分，分別由z臺電機拖動，每臺電機配備1個ACS800變頻器;底貼部由1臺色標電機拖動;并配備1臺ACS800變頻器與糊口主電機同步運行，其底貼的長度可以從觸摸屏設定。生產時。湖口電機為主單元，白刷電機、色標電機為從單元，總體的車速快慢，完全由糊口主電機決定。生產過程中從單元要隨時調整速度，保持與主單元向步運行，即在兩個工段中，編織袋保持一致的線速度。為了保證電機的同步運行，我們在印刷部切刀處、枷口轉向處、底貼處安裝接進開關，其信號由帶診斷功能的SM321采集并送給PLC，并且給每臺電機配備一個增量式旋轉編碼器，實現單回路PID閉環座制，其控制原理見圖5。

　　由2式聽繩的結果不斷的修正變頻器的給定速度，繃馬器檢測到實際速度與此修正后的給定速度相比較，來調整買萬速度的大小，公描足實際工業生產要求。實際的控制結果見圖6。

　　圖6為用ProTool實際監授電才幾勝線，可以看出.從電機與主電機在啟動、停止、加速、減速過程中都具有較好的同步性，’他們的最大時差不超過100ms,完全可以滿足工業控制要求。

3 結語

　　該控制系統已經調試完成，并已出口國外。由于其同步性能良好。電機在啟動、加速、減速、停機過程中，基本上達到了一個袋不廢的目標.從而灌足了工衛巨生產要求，大大的提高了包裝袋的成品率，為企業取得了良好的效益，具有較好的推廣價值。