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    系統的軟件設計原理

　　在進行軟件設計之前，需要考慮AGC的功能執行過程和通信過程。如圖4所示，系統軟件設計的基礎主要由三部分組成。

　　(1)觸摸屏用來實現實時數據、系統狀態和報警信息的顯示，以及操作人員對軋機參數的設定和修改。

　　(2)傳感器和伺服系統屬于檢測和執行部分，實時采集各種需要的信號并傳入PLC，同時將PLC輸出的數字信號或模擬信號轉換成傳感器和伺服系統的操作。

　　(3)PLC則是整個系統數據交換和處理的中心，主要功能是數據格式轉換、報警判斷、輸出顯示和厚度控制。從模板輸入的數據信號必須轉換成統一數據格式才能參與數據的運算與顯示。此外，設立公共數據區，無論是操作人員通過觸摸屏設置的參數，還是傳感器采集的參數，都必須存入公共數據區。數據區設為事件觸發模式，當AGC控制器或其他運算需要讀寫數據時，事件觸發之后就可以對數據區的數據進行操作。

　  3.2 軟件設計

　　系統的軟件設計流程圖如圖5所示，具體可分為自動操作和手動操作兩部分。

　　鋁軋機在工作之前，需要先將液壓站的冷水泵和加熱器打開，以便降低油溫和均勻^^^化液的溫度。在自動操作或手動操作之后，必須進行調零處理和P-H曲線測試，調零是為了使軋輥充分接觸;P-H曲線測試是為了去掉軋機彈性曲線中的非直線部分，消除軋輥軸承引起的輥縫誤差，避免輥縫差過大對鋁箔板行造成不良影響。當進行輥縫調零和P-H曲線測試時，FM485通過壓力傳感器檢測到帶鋁的張力，使液壓缸工作在軋制力閉環控制方式下。其他情況下，液壓缸一般工作在位置閉環控制方式下，具體過程如下：MTS高精度位移傳感器檢測液壓缸的位置，被FM485模板上的絕對值編碼器獲取，然后經過PI算法之后，輸出電壓值到伺服驅動，從而完成對液壓缸的位置閉環控制。

　　鋁箔的厚度控制過程具有時間滯后性、多時變性和非線性。為解決此問題，本系統采取模糊PID控制算法，模糊PID控制適合于多變量、非線性、多擾動、強耦合的對象模型難以建立的系統。

　　模糊PID控制器由三個主要的環節組成。

　　(1)模糊化：模糊化是將模糊控制器輸入量的確定值轉換為相應模糊語言變量值的過程;

　　(2)模糊推理：模糊推理包括三個組成部分：大前提、小前提和結論。大前提是多個多維模糊條件語句，構成規則庫;小前提是一個模糊判斷句，稱為事實。以已知的規則庫和輸入變量為依據，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結論的過程叫做模糊推理;

　　(3)清晰化：清晰化是將模糊推理后得到的模糊值轉換為用作控制的數字值的過程，提高了系統的響應速度，并且能夠在最短時間內獲得較高的控制精度。

　　模糊PID控制器的控制效果如圖6所示。圖6中PID控制曲線幾乎沒有超調的過程，就快速穩定地達到了設定值厚度為O.1 mm，基于模糊控制的PID調節比簡單的PID調節穩定性高，能夠解決整個AGC系統對鋁箔控制的時間滯后問題。

　　經過實踐應用，基于PLC和AGC的鋁箔板厚度控制系統在產品生產中獲得了令人滿意的效果。如表1所示，針對厚度為0.1 mm的鋁箔板，AGC控制厚度在20μm范圍內的比例為95%，遠遠高于人工軋制78%的比例，事實驗證，本方案所采取的模糊PID控制器完全能滿足鋁箔板厚度控制的要求。

　　4 結語

　　在實際使用過程中，FM458工作穩定可靠，編程功能強大且易于修改維護，并能很好地融入到S7-400的控制系統中。鋁箔厚度在基于S7-400PLC的AGC系統作用下，滿足了預期的效果。具體生產過程驗證了在鋁軋機上安裝AGC系統提高了軋機精度的同時，也方便了現場操作人員的人工操作。基于S7-400的AGC系統人機界面友好、維護方便、成本投入低的優點，對我國鋁箔生產產生了較大的社會效益和經濟效益。