基于西門子S7-300的智能氣力輸送系統研究

摘 要：隨著氣動輸送控制系統對質量和運輸效率的要求的提高，這使得對空氣壓力，流量，末端壓力的有效控制變得非常必要。 首先，簡要介紹了雙管密相氣力輸送技術。 其次，闡述了控制系統的總體設計。 根據分級管理的設計原則，設計了控制系統的二級計算機控制方案，并建立了硬件平臺和通信鏈路的程序流程。 最后，提出了一種新的基于神經網絡解耦控制算法的氣壓系統。 結果表明，本文所涉及的智能氣力輸送系統具有控制方便，準確的特點。

關鍵詞：氣力輸送;PLC;神經網絡;壓力

0.概述

國內用于氣力輸送控制系統無論在應用水平還是在先進研究水平上與發達國家的差距仍然存在一定的，但是我們也可以看到差距并不是很大的，無論是在理論研究領域還是在應用領域[1]。 同時控制在實際應用過程中對氣力輸送裝置的適應性不強，控制精度不高的現象，有必要進行一定的應用研究[2]。

1.氣力輸送系統工藝與控制要求

通常兩管氣動輸送系統是通過采用正壓壓縮式雙管密相輸送技術。 啟動相應的控制系統管路的十字閥動作; 在低壓輸電和高負荷的氣密輸送過程中，增加壓力容器系統的加壓流態化，流態化輸送原理控制設備[3]。

空氣在設定壓力后進入管道，并在輸送管道中形成具有一定混合比例的原料氣混合物。 壓力傳感器在傳送第二變化和壓力的過程中，以確定預設壓力值是否添加到壓縮空氣中的主管道中[4]。 將控制閥品牌在管端切成圓柱形的材料部分，然后向前移動到儲物箱。 控制系統通過分離儲罐和過濾器中的混合物，由風機排出[5]。

2.智能控制系統的總體設計

基于PLC和工控機在控制系統構建過程中的特點，從系統運行效率和操作便利性兩個方面入手。 在集成PLC的控制過程中，根據已建立的過程和過程參數，可以通過進入傳動系統來提高設備效率。 最大的優勢是與作為控制系統核心的工業計算機的集成[6]。

2.1基本控制

PLC控制方案如圖1所示？是指控制系統只以可編程控制器（PLC）作為控制器部分？包括系統的人機接口也是通過PLC的輸入輸出點驅動按鈕和指示燈來完成。

PLC控制方案具有簡單的結構，可靠性更高的特性，可以使用現場總線通信技術來連接分布式輸入/輸出模塊，節省了大量的現場布線，基本可以滿足工廠的需求。

2.2通訊方式

本文涉及使用PROFIBUS和MPI通信系統的二級控制方案。 ，PROFIBUSFIBUS是以現有的國家和國際標準為基礎，在過程自動化工程中的高速且可靠的通信方式[7]。 PROFIBUS和MPI分別在控制層與工控系統實現通訊連接。

2.3智能算法

氣動輸送系統，壓力與流量之間具有很強的耦合性。需集成神經網絡算法可以準確地解決控制參數問題，由于PID控制可以實現多變量系統的解耦控制，因此在系統中考慮采用PID控制器。

3.智能控制方案實現

3.1PLC控制的硬件系統

系統的控制級別已經實現了西門子S7300 PLC的硬件配置，由IM153 1通信模塊和數字和模擬輸入輸出模塊組成。如圖2所示。

3.2層級通訊的實現

PLC底層通訊采用串行通信技術實現背板總線，背板總線是PLC 主機同I/O擴展模塊之間的高速數據通路，支持主機和擴展模塊之間的I/O 數據刷新。背板總線的技術水平決定了PLC 產品的I/O 擴展能力，是PLC 設計制造的核心技術。

3.3算法優化與實現

在氣力輸送系統中，空氣壓縮空氣控制技術是氣力輸送控制系統的核心技術。各種實驗結果表明，空氣中的參數，壓縮空氣的壓力和空氣流量是影響運輸過程的最大兩個參數之一，現有已投入使用的炭黑氣力輸送系統用于控制減壓。并手動設置安全閥出口壓力值。壓縮空氣控制帶來了很多不確定性，用戶可以手動調節壓力，系統容易出現故障。關于帶有瓦的空氣壓縮空氣流的穩定性，拉瓦爾管一旦安裝在各種參數上就不能改變，不能根據工藝工程流量的要求進行設定。僅通過壓力控制就無法實現最佳的輸送不同物料的效果。因此，我們需要引入新的氣壓和流量控制系統，以實現壓力和流量的自動控制。在此利用壓力和流量，利用對角回歸神經網絡神經網絡識別亞克比信息系統，然后設置PID參數。系統如圖2所示。PID控制器的壓力，輸出流量和偏導數輸入用作輸入，對角回歸神經網絡網絡識別系統的輸出和對角回歸神經網絡網絡輸出誤差用作調整誤差的標識符。

4.智能控制效果評價

在二級控制系統設計中通過氣動傳輸到神經網絡，實現了控制和分析系統的可靠性，處理各種數據的能力。同時，兩級控制系統處于相對獨立的，通信中斷或PC故障之間的階段，仍然能夠完成基本的獨立控制級，控制功能，以確保正常生產。僅基于神經網絡的氣力輸送控制系統的一個子系統，就實現了對氣力輸送關鍵參數，空氣壓力，流量，最佳混合參數和工藝參數等自動有效控制的最佳控制點。

參考文獻：

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[4]王俊吉，劉勇，劉建華.基于智能變頻技術的帶式輸送機控制系統[J].煤礦機械，2019，40（12）：144-146.

[5]冀星忠，穆志峰.智能永磁直驅系統在煤礦帶式輸送機的應用優勢[J].石化技術，2019，26（11）：333+322.

[6]王尚元，劉總兵，史博川.電解鋁生產用氧化鋁的氣力輸送系統[J].中國金屬通報，2019（08）：11+13.

[7]張鈞，王洪亮，段燕飛.氣力輸送系統在電石粉塵處理中的應用[J].聚氯乙烯，2019，47（07）：32-33.

作者簡介：

陳盛東 1993年，漢，本科，福建龍凈環保股份有限公司物料輸送事業部，助理工程師，智能氣力輸送系統。