系统的软件设计原理

　　在进行软件设计之前，需要考虑AGC的功能执行过程和通信过程。如图4所示，系统软件设计的基础主要由三部分组成。

　　(1)触摸屏用来实现实时数据、系统状态和报警信息的显示，以及操作人员对轧机参数的设定和修改。

　　(2)传感器和伺服系统属于检测和执行部分，实时采集各种需要的信号并传入PLC，同时将PLC输出的数字信号或模拟信号转换成传感器和伺服系统的操作。

　　(3)PLC则是整个系统数据交换和处理的中心，主要功能是数据格式转换、报警判断、输出显示和厚度控制。从模板输入的数据信号必须转换成统一数据格式才能参与数据的运算与显示。此外，设立公共数据区，无论是操作人员通过触摸屏设置的参数，还是传感器采集的参数，都必须存入公共数据区。数据区设为事件触发模式，当AGC控制器或其他运算需要读写数据时，事件触发之后就可以对数据区的数据进行操作。

　  3.2 软件设计

　　系统的软件设计流程图如图5所示，具体可分为自动操作和手动操作两部分。

　　铝轧机在工作之前，需要先将液压站的冷水泵和加热器打开，以便降低油温和均匀^^^化液的温度。在自动操作或手动操作之后，必须进行调零处理和P-H曲线测试，调零是为了使轧辊充分接触;P-H曲线测试是为了去掉轧机弹性曲线中的非直线部分，消除轧辊轴承引起的辊缝误差，避免辊缝差过大对铝箔板行造成不良影响。当进行辊缝调零和P-H曲线测试时，FM485通过压力传感器检测到带铝的张力，使液压缸工作在轧制力闭环控制方式下。其他情况下，液压缸一般工作在位置闭环控制方式下，具体过程如下：MTS高精度位移传感器检测液压缸的位置，被FM485模板上的绝对值编码器获取，然后经过PI算法之后，输出电压值到伺服驱动，从而完成对液压缸的位置闭环控制。

　　铝箔的厚度控制过程具有时间滞后性、多时变性和非线性。为解决此问题，本系统采取模糊PID控制算法，模糊PID控制适合于多变量、非线性、多扰动、强耦合的对象模型难以建立的系统。

　　模糊PID控制器由三个主要的环节组成。

　　(1)模糊化：模糊化是将模糊控制器输入量的确定值转换为相应模糊语言变量值的过程;

　　(2)模糊推理：模糊推理包括三个组成部分：大前提、小前提和结论。大前提是多个多维模糊条件语句，构成规则库;小前提是一个模糊判断句，称为事实。以已知的规则库和输入变量为依据，基于模糊变换推出新的模糊命题作为结论的过程叫做模糊推理;

　　(3)清晰化：清晰化是将模糊推理后得到的模糊值转换为用作控制的数字值的过程，提高了系统的响应速度，并且能够在最短时间内获得较高的控制精度。

　　模糊PID控制器的控制效果如图6所示。图6中PID控制曲线几乎没有超调的过程，就快速稳定地达到了设定值厚度为O.1 mm，基于模糊控制的PID调节比简单的PID调节稳定性高，能够解决整个AGC系统对铝箔控制的时间滞后问题。

　　经过实践应用，基于PLC和AGC的铝箔板厚度控制系统在产品生产中获得了令人满意的效果。如表1所示，针对厚度为0.1 mm的铝箔板，AGC控制厚度在20μm范围内的比例为95%，远远高于人工轧制78%的比例，事实验证，本方案所采取的模糊PID控制器完全能满足铝箔板厚度控制的要求。

　　4 结语

　　在实际使用过程中，FM458工作稳定可靠，编程功能强大且易于修改维护，并能很好地融入到S7-400的控制系统中。铝箔厚度在基于S7-400PLC的AGC系统作用下，满足了预期的效果。具体生产过程验证了在铝轧机上安装AGC系统提高了轧机精度的同时，也方便了现场操作人员的人工操作。基于S7-400的AGC系统人机界面友好、维护方便、成本投入低的优点，对我国铝箔生产产生了较大的社会效益和经济效益。