變頻器和PLC在傳送帶多種速度控制中的應(yīng)用

邱宜天,胡書華（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司徐州卷煙廠,江蘇 徐州 221000）

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變頻器和PLC在傳送帶多種速度控制中的應(yīng)用

邱宜天,胡書華
（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司徐州卷煙廠,江蘇 徐州 221000）

摘 要：當(dāng)前，大多數(shù)商品都利用流水線生產(chǎn)，采取自動(dòng)化控制的手段，商品生產(chǎn)的速度明顯加快。對(duì)此，本文主要探討了變頻器與PLC在傳送帶多種速度控制中的應(yīng)用詳情，并提出一些可供參考的建議。

關(guān)鍵詞：變頻器；PLC；傳送帶；多種速度控制

在工業(yè)流水線生產(chǎn)車間中，由于生產(chǎn)的需要，要求傳送帶具備多種速度變化的能力。隨著工業(yè)生產(chǎn)需求與企業(yè)盈利需求的提升，傳統(tǒng)的變速電機(jī)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求，而變頻器與PLC的出現(xiàn)正好彌補(bǔ)了這個(gè)空缺，有效克服了傳統(tǒng)電機(jī)變速控制緩慢的缺點(diǎn)，基于兩者設(shè)計(jì)的多速電動(dòng)機(jī)，符合現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)的需求。

1 變頻器與PLC在流水線生產(chǎn)中的作用

傳送帶作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常見的電力輸送工具，要求生產(chǎn)過程中能夠自我調(diào)整運(yùn)作狀態(tài)，既檢測(cè)到有物料需要傳輸時(shí)傳送帶能夠立即啟動(dòng)，當(dāng)物料運(yùn)輸?shù)匠隹诤竽軌驕?zhǔn)確停止，期間傳送帶還需要根據(jù)生產(chǎn)的需求以各種速度運(yùn)行，并做到穩(wěn)定停車。傳統(tǒng)的電機(jī)控制傳送帶速度中，傳送帶在變速時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)碰撞的情況，因此不能保證多種速度切換的平穩(wěn)性，對(duì)產(chǎn)品會(huì)造成一定的損害。而現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)則適用于各種普通的電機(jī)，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，輔助生產(chǎn)設(shè)備完成電動(dòng)機(jī)對(duì)速度的改變，變頻器則主要使電動(dòng)機(jī)速度發(fā)生變化，由于其精度高、穩(wěn)定性好，能夠確保變速過程安全可靠。在工業(yè)生產(chǎn)中，將變頻器與PLC兩者相結(jié)合，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，既將PLC程序中所需的各種速度變化輸出至變頻器，然后由變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行迅速、可靠的速度控制，解決傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)速度單一與啟動(dòng)延遲的問題。變頻器與PLC的連接主要靠數(shù)據(jù)通訊線連接起來，其中RS-485是比較穩(wěn)定且高效的通訊協(xié)議，具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)與造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際使用中，只需計(jì)算出PLC所需要的多種速度大小、對(duì)應(yīng)的時(shí)間與變頻器的頻率控制就能準(zhǔn)確的對(duì)傳送帶的速度進(jìn)行穩(wěn)定變換。

2 系統(tǒng)的硬件開發(fā)

2.1 變頻器的選擇

變頻器的主體構(gòu)成部件為電力半導(dǎo)體，利用半導(dǎo)體的通斷作用，能夠?qū)⒐ゎl電源轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪活l率的電源，在控制傳送到速度上，變頻器的電力交換方式為交-直-交的方式（圖1），首先將工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?，然后通過變頻器的作用將直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷?、頻率、電流可變的交流電源，通過變頻器控制整流、直流、逆變等控制過程。

圖1 變頻器的基本框架

在進(jìn)行變頻器的選擇時(shí)還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（1）變頻器的目的。變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)恒流控制與恒壓控制，使得傳送帶多種變速的穩(wěn)定。

（2）變頻器負(fù)載。變頻器負(fù)載曲線能夠達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樽冾l器性能曲線的不同決定了其在傳送帶多種速度變換中的不同應(yīng)用方式，所以要非常重視。

（3）變頻器匹配。主要是變頻器要與工業(yè)生產(chǎn)需求相匹配，與企業(yè)接入電網(wǎng)的電壓與電流相匹配，主要分為電流、電壓、轉(zhuǎn)矩三個(gè)匹配方面。

2.2 變頻器的參數(shù)設(shè)置

變頻器在使用時(shí)需要設(shè)定的參數(shù)較多，而每一項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置都必須保證準(zhǔn)確無誤，因?yàn)樽冾l器參數(shù)之間的聯(lián)系較緊密，如果少數(shù)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能造成變頻器無法正常工作。在變頻器的參數(shù)控制中，幾個(gè)重要的參數(shù)設(shè)置包括速度控制、PID控制、轉(zhuǎn)矩控制等。對(duì)于速度控制，變頻器應(yīng)設(shè)置好最低運(yùn)行頻率具體數(shù)值，保證電機(jī)在最小轉(zhuǎn)速情況下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。通常而言，電機(jī)在低速狀態(tài)下的散熱性能不佳，可能出現(xiàn)電纜燒毀的情況；同樣，與最低運(yùn)行頻率相比，電機(jī)的最高運(yùn)行頻率指電機(jī)超出額定的速度運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間的超速運(yùn)行對(duì)電機(jī)會(huì)造成損害，而通過變頻器設(shè)置好最小運(yùn)行頻率與最高運(yùn)行頻率范圍，能夠保證電機(jī)在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)作。

2.3 PLC的選擇

（1）輸入與輸出點(diǎn)數(shù)估算。在估算輸出與輸入點(diǎn)數(shù)時(shí)要對(duì)余量進(jìn)行考慮，通常是將統(tǒng)計(jì)得出的輸出與輸入點(diǎn)數(shù)加上15%的輸入與輸出余量作為最終數(shù)據(jù)，尤其是在實(shí)際運(yùn)用中，點(diǎn)數(shù)的估算應(yīng)結(jié)合廠商生產(chǎn)的要求。

（2）控制器功能的選擇。PLC系統(tǒng)控制功能包含運(yùn)算、通信、處理速度與編程等方面。運(yùn)算功能使用邏輯算法、代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較技術(shù)；通信功能主要是將系統(tǒng)的速度傳輸?shù)阶冾l器中；編程功能指離線編程方式，既PLC與編程器共用CPU，在編程環(huán)境中CPU只需提供操作的環(huán)境，完成編程后切換成實(shí)際運(yùn)行模式即可。

3 系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)調(diào)試

PLC控制系統(tǒng)與微機(jī)操作系統(tǒng)存在一定的差異，但兩者相同的是在實(shí)際使用時(shí)都必須進(jìn)行調(diào)試，主要是為了保證系統(tǒng)的正常、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)試中，需注意的是，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)不同，因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將軟硬件分開進(jìn)行調(diào)試組裝。

3.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

以三菱變頻器為例，首先對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器的通訊連接，通信的規(guī)格必須高于變頻器的初始設(shè)置參數(shù)；其次，參數(shù)設(shè)置時(shí)將變頻器參數(shù)設(shè)置為9999，否則通信結(jié)束后互檢變頻器會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；然后對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)位操作，保證參數(shù)設(shè)置完成并在啟動(dòng)后生效，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，與PLC進(jìn)行通信連接，需要注意的是，三菱系統(tǒng)在進(jìn)行通信功能時(shí)必須設(shè)置通信格式，包括數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)傳輸格式、傳輸波特率等，設(shè)置完成后重啟PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，PLC控制系統(tǒng)與變頻器的有效結(jié)合使得電動(dòng)機(jī)速度控制變得簡(jiǎn)單易操作，同時(shí)大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，具有鮮明的現(xiàn)代技術(shù)特點(diǎn)，用兩者組建的傳送帶多種速度控制系統(tǒng)，可以大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，對(duì)企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］汪濤.PLC在飲料包裝自動(dòng)化控制中的應(yīng)用及前景［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）,2010（10）：281-282.

［2］耿雯,李娟玲.PLC在小型輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2013（01）：370-371.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.040