基于PCC控制器的磨毛整理机电控系统设计

　　PID调节器由比例调节器(P)，积分调节器(I)和微分调节器(D)构成，图4.3所示为PID控制系统框图。

　　图4.3 PID控制系统框图

　　图中R为设定的期望值，Y为控制变量，S为实际输出值，e为控制偏差值(e=R-S)。

　　工作原理：直接采用PCC里面具备的PID指令编程模块，从模拟量输入通道获取指定的张力信号--->AD--->张力数字量--->进入PID模块，按照设定参数(比例系数、微分时间、积分时间等)通过PID计算---->调整后的张力值，将运算结果放到输出通道。通过公式转换计算出调整后的频率值。

　　4.3.2 PID控制算法

　　PID控制是根据给定值R(t)与实际输出值S(t)之间的偏差e(t)来进行控制的。将偏差的比例 (P)，积分(I)，和微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制 。

　　PID控制算法的基本运算式如下：

　　在张力控制中，综合考虑PCC的运算速度和伺服控制系统转速以及控制精度的要求，采样周期设为200ms。

　　式中SK为第K次伺服电机输出脉冲频率，控制伺服电机的速度。SK-1 为上一次脉冲输出频率值。

　　△ek为实际输出的脉冲数和应该要输出的脉冲数之差。

　　△ek= ek- ek-1为第K次采样所获得的偏差数。

　　△ek-1= ek-1- ek-2为第K-1次采样所获得的偏差数。

　　Kp,Ki,Kd分别为比例系数、积分系数、微分系数。

　　实际调试过程可对Kp,Ki,Kd进行调试，选定合理的值，保证偏差控制在合理的范围之内。

　　4.3.3 张力控制程序流程图

　　张力控制程序流程图如图4.4所示。

　　图4.4 张力控制程序流程图

　　首先张力传感器的值被传送到PCC的模拟输入通道，通过模拟量转换为数字量，之后可以先进行张力预紧，使运行前各张力达到设定值的70%左右，以免全机启动后张力立即松掉。

　　全机启动后，伺服和变频控制系统由0开始加速运转，进行加速过程中张力的实时控制。在加速15s后系统进入匀速运转阶段，此时，加速张力控制关闭，开启匀速状态张力控制来实现匀速状态下张力的实时控制。在匀速状态改变设定值，就进入加速或减速状态，时间为5s。张力控制采用传统的PID控制。全机停止时，开启减速张力控制，直到机器停止。

　　5 结束语

　　本设计主要从控制系统工作原理、硬件结构及软件模块设计等方面探讨了磨毛整理机电控系统。采用PCC作为核心控制单元，将导布系统用伺服控制系统代替变频控制系统后，使磨毛机运行过程中各张力值更加稳定。实现了技术突破，大大提高了生产效率和系统稳定性。织物经磨毛机加工后，手感柔软滑爽，绒毛短匀，有的织物可达到观之无毛摸之柔爽的效果，极大的提高了织物的附加值。