PLC在定量調(diào)速輸送裝置中的應(yīng)用

魯小勝+賀麗平+馬凱+金濤

摘要：針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中需對(duì)塊狀或散狀物料，進(jìn)行一定距離或角度的定量調(diào)速輸送，就需要在原基礎(chǔ)上改進(jìn)和提高輸送裝置的工藝與控制部件。本文對(duì)PLC定量調(diào)速輸送裝置模型進(jìn)行一定的結(jié)構(gòu)處理與參數(shù)調(diào)整，便能應(yīng)用于企業(yè)，使其取得一定的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果。

Abstract： Because the bulk materials need the quantitative speed transfer of a certain distance or angle in the industrial production， the original process and control unit for conveying device need to be improved. This paper carries out the structural treatment and parameter adjustment for the model of PLC quantitative speed transmission device to make it can be applied to the enterprise and obtain certain economic efficiency and energy saving effect.

關(guān)鍵詞：變頻器；PLC；定量輸送；調(diào)速

Key words： frequency transformer；PLC；quantitative transmission；speed regulation

中圖分類(lèi)號(hào)：TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）35-0139-02

0 引言

隨著PLC與變頻器技術(shù)在現(xiàn)代化與智能化等控制領(lǐng)域，得到越來(lái)越多的應(yīng)用與發(fā)展，為了不斷提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和節(jié)能減排效果，進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的水平與程度，以及精確與正確的生產(chǎn)控制。這就需要在輸送裝置中使用模擬量信號(hào)，并通過(guò)A/D功能模塊對(duì)該信號(hào)進(jìn)行快速有效的采集、處理與輸出，從而滿足或達(dá)到新工藝所規(guī)定的技術(shù)要求。

1 應(yīng)用背景

隨著新能源及低炭節(jié)能技術(shù)在各行業(yè)得到不斷的開(kāi)發(fā)與越來(lái)越多的應(yīng)用，特別是給使用這一技術(shù)的生產(chǎn)型企業(yè)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，其趨勢(shì)將在所有企業(yè)中應(yīng)用，因此在這個(gè)基礎(chǔ)上，對(duì)本市某企業(yè)塊狀物料輸送裝置即單斗式提升機(jī)的工作情況進(jìn)行了解與分析后，提出了改進(jìn)方案，即將PLC、變頻器、觸摸屏、A/D類(lèi)功能模塊等控制元件在裝置中進(jìn)行組合使用，使得該裝置具有物料輸送連續(xù)性強(qiáng)，輸送的速度與高度可調(diào)節(jié)，泄漏量小，安全可靠性高等特點(diǎn)，在定量輸送過(guò)程中極大地降低了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和對(duì)電能的消耗，從而滿足企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)與高精度加工的需求，同時(shí)達(dá)到安全、可靠、高效與節(jié)能等方面的要求。

2 應(yīng)用理念

本次研發(fā)的裝置模型，將平滑皮帶改成了閉式結(jié)構(gòu)，減少了物料輸送中的散落或堆壓，并通過(guò)料倉(cāng)中物料重量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶的送料速度，即加速或減速，當(dāng)物料重量達(dá)到設(shè)定量時(shí)，皮帶停止運(yùn)行不再送料，從而保證每次生產(chǎn)所需的物料一樣重，這就極大地降低了對(duì)物料的浪費(fèi)與生產(chǎn)成本，提高了控制精度與經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)定量物料完全送入料倉(cāng)后，可對(duì)物料進(jìn)行二次處理，如配比混裝、恒壓、恒溫、恒濕等各類(lèi)處理，從而滿足企業(yè)對(duì)物料的多種加工需求，極大地提高了裝置的加工功能與領(lǐng)域。

3 PLC的應(yīng)用

因本裝置模型節(jié)約的能量主要是電能，因此在采用了PLC與變頻器等技術(shù)的基礎(chǔ)上，還選用配合精密的機(jī)械傳動(dòng)部件，來(lái)降低各運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦阻力和磨損，具體應(yīng)用如下。

根據(jù)PLC在該裝置中的應(yīng)用思路和裝置的工作過(guò)程與控制要求，以及所選用的各類(lèi)器件，完成對(duì)該裝置結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)定，即硬件之間的組合與連接過(guò)程的設(shè)定，具體設(shè)定見(jiàn)圖1所示，圖中PLC主要實(shí)現(xiàn)對(duì)在本裝置的整體控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的變速輸送與恒溫處理。

3.1 PLC與裝置I/O口設(shè)定

通過(guò)對(duì)該裝置控制要求的分析與工藝過(guò)程的了解，以及本裝置工作過(guò)程中所需的I/O元件，完成其與PLC的I/O端口設(shè)定，具體設(shè)定與分配的器件端口見(jiàn)表1所示。

3.2 PLC應(yīng)用程序編寫(xiě)

①根據(jù)裝置控制要求，完成其PLC控制程序的編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)物料輸送的PLC部分應(yīng)用程序見(jiàn)圖2所示，圖中Y7表示電動(dòng)機(jī)工作的控制信號(hào)，Y1，Y2，Y3分別表示變頻器控制電動(dòng)機(jī)實(shí)行低速、快速、慢速的控制信號(hào)，Y6表示物料達(dá)到設(shè)定值的控制信號(hào)[1]。

②物料恒溫控制的部分程序見(jiàn)圖3所示，圖中D1中的數(shù)據(jù)如在370-390之間則表示實(shí)現(xiàn)恒溫控制，如小于370則SET Y013，表示對(duì)物料開(kāi)始加熱，如大于390則RST Y013，表示對(duì)物料停止加熱，本程序中具體溫度數(shù)值的大小可以根據(jù)實(shí)際的溫控需要來(lái)設(shè)定。

3.3 裝置的安裝

根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)框圖以及各元件之間的配合要求，對(duì)其進(jìn)行合理與正確安裝，具體裝置外觀見(jiàn)圖4、5所示。圖4為裝置的控制器件，主要有PLC、變頻器、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與相關(guān)的電器元件組合而成，圖5為皮帶輸送部件與料倉(cāng)，主要有電動(dòng)機(jī)、帶輪、皮帶與相關(guān)的機(jī)械元件組合而成，另外在料倉(cāng)低部安裝了重量傳感器，料倉(cāng)內(nèi)部安裝了加熱器與溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料重量與溫度檢測(cè)和控制。

3.4 PLC的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

通過(guò)正確設(shè)置裝置器件之間的通訊參數(shù)，將控制程序?qū)懭氲絇LC中，將PLC設(shè)置為運(yùn)行模式，開(kāi)始對(duì)裝置進(jìn)行運(yùn)行與調(diào)試，具體過(guò)程如下。按下啟動(dòng)按鈕，裝置開(kāi)始工作，因料倉(cāng)中物料重量小于1kg，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行頻率為20Hz，皮帶速度為低速，運(yùn)行效果通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]；當(dāng)物料的重量增加到在大于1kg小于5kg之間時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率，電動(dòng)機(jī)快速運(yùn)行頻率上升到40Hz，皮帶速度上升為高速；當(dāng)物料的重量大于5kg，為了實(shí)現(xiàn)物料輸送的精準(zhǔn)性，電動(dòng)機(jī)慢速運(yùn)行頻率下降到6Hz，皮帶由高速變?yōu)槁伲?dāng)料倉(cāng)中的物料重量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，電動(dòng)機(jī)則停止運(yùn)行頻率為0Hz；另外當(dāng)料倉(cāng)中的物料重量大于1kg后，加熱器開(kāi)始工作，給連續(xù)送入的物料進(jìn)行均勻加熱，最后實(shí)現(xiàn)恒溫控制，加熱效果見(jiàn)圖6所示，即當(dāng)物料的溫度小于37度時(shí)開(kāi)始加熱，加熱溫度達(dá)到39度時(shí)停止加熱，讓物料的溫度基本保持在38度左右，當(dāng)然根據(jù)實(shí)際需要，溫度恒定值的范圍還可以繼續(xù)調(diào)小與設(shè)定。

根據(jù)調(diào)試結(jié)果，可知本裝置模型能較好地滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類(lèi)散狀物料的額定重量的變速輸送與和恒溫控制處理。另外在本裝置中使用了觸摸屏技術(shù)，在觸摸屏上繪制相應(yīng)的控制界面與對(duì)應(yīng)器件參數(shù)的設(shè)置[3]，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)裝置運(yùn)行的工作參數(shù)進(jìn)行在線修改，直接調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率與物料的加熱溫度，通過(guò)控制界面將其參數(shù)值實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)程數(shù)字化與可視化的控制，滿足實(shí)際生產(chǎn)的控制要求。

4 結(jié)論

通過(guò)PLC在本裝置上的應(yīng)用，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料定量調(diào)速輸送過(guò)程的控制，滿足了實(shí)際生產(chǎn)所需的功能，在整個(gè)運(yùn)行調(diào)試過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題與困難，通過(guò)集體研究與進(jìn)一步的參數(shù)修改和運(yùn)行，解決了這些問(wèn)題；采用閉式皮帶輸送物料具有較高的輸送效率與安全性，并完全彌補(bǔ)了單斗提升機(jī)回程不做功的問(wèn)題，且輸送的角度可調(diào)節(jié)。將本裝置的輸送與控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的要求做適當(dāng)改進(jìn)，便能應(yīng)用于企業(yè)，幫助其取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]三菱通用變頻器FR-E700使用手冊(cè).

[3]薛迎成.PLC與觸摸屏控制技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.