變頻器在動(dòng)態(tài)電子皮帶秤中的應(yīng)用

趙宗儒

摘 要：文章以西門子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型變頻器為例，介紹變頻器在動(dòng)態(tài)電子皮帶秤流量控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻器；電子皮帶秤；流量控制

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0056-02

1 概 述

動(dòng)態(tài)電子皮帶秤可對(duì)散狀固體物料在輸送過程中進(jìn)行稱重，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的測(cè)量，并進(jìn)行流量控制。在進(jìn)行流量控制過程中，系統(tǒng)將瞬時(shí)流量與設(shè)定流量做比較，進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果信號(hào)輸送給變頻器以調(diào)整其輸出頻率，進(jìn)而改變輸送帶電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)物料流量的控制。本文以以西門子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型變頻器為例，介紹變頻器在動(dòng)態(tài)電子皮帶秤流量控制中的應(yīng)用。

2 應(yīng)用案例

2.1 工作原理

某企業(yè)所使用的動(dòng)態(tài)電子皮帶秤結(jié)構(gòu)及控制、監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示。

當(dāng)物料通過秤架時(shí)，秤重裝置（7）中的重量傳感器（2）形成mV級(jí)的物料重量信號(hào)，經(jīng)過放大器（1）處理后輸出0-10V電壓信號(hào)P，PLC中的模擬量輸入模塊從放大器接收到該信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字重量信號(hào)Mp。通過PLC中的計(jì)數(shù)模塊，可從安裝于輸送帶電機(jī)（5）尾部的旋轉(zhuǎn)編碼器（6）獲取輸送帶運(yùn)行速度的脈沖電壓信號(hào)，經(jīng)過處理、計(jì)算可得出輸送帶運(yùn)行速度Mv。對(duì)電子皮帶秤進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定時(shí)，可對(duì)流量系數(shù)Km進(jìn)行校準(zhǔn)。

根據(jù)Mp、Mv、Km的實(shí)際值，可得出實(shí)際流量

Qn=Mp×Mv×Km。

在該套系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)實(shí)際流量Qn進(jìn)行三方面處理：

①直接顯示Qn；

②對(duì)Qn做積分運(yùn)算，得出物料通過電子皮帶秤的累積重量，并顯示該數(shù)據(jù)；

③與設(shè)定流量Qp作比對(duì)，進(jìn)行PID運(yùn)算，并將輸出信號(hào)通過模擬量輸出模塊的D/A轉(zhuǎn)換后傳遞給輸送帶電機(jī)變頻器，以改變輸送帶電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料流量的控制。

通過上文的描述得出，因?yàn)镸p取決于實(shí)際物料重量，Km為常數(shù)，所以物料流量的控制在于調(diào)整Mv，故PLC對(duì)輸送帶電機(jī)變頻器的控制是穩(wěn)定流量的關(guān)鍵。

2.2 控制系統(tǒng)

2.2.1 PLC組態(tài)

打開STEP7軟件，新建項(xiàng)目-插入SIMATIC 300站點(diǎn)，組態(tài)形式見表1。

2.2.2 電路圖

數(shù)字量輸入輸出模塊及變頻器接線，如圖2、圖3所示。

電子皮帶秤在自動(dòng)運(yùn)行模式下，數(shù)字量輸出點(diǎn)12為繼電器KA2線圈（13，14）提供電流，繼電器KA2的常開觸點(diǎn)（5，9）閉合以保持變頻器啟動(dòng)信號(hào)有效。當(dāng)物料通過電子皮帶秤時(shí)，系統(tǒng)為控制物料流量而進(jìn)行PID運(yùn)算，模擬量輸出模塊將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為0～10 V的電壓信號(hào)傳輸給變頻器的53端子以進(jìn)行頻率調(diào)整，進(jìn)而控制輸送帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

電子皮帶秤在應(yīng)急手動(dòng)運(yùn)行模式下，繼電器KA1線圈（13，14）得電，繼電器KA1常開觸點(diǎn)（5，9）（8，12）閉合，常閉觸點(diǎn)（1，9）（4，12）斷開，致使變頻器運(yùn)行頻率不再由PID運(yùn)算結(jié)果信號(hào)進(jìn)行控制，而是由旋鈕式電位器RP1通過調(diào)整端子50的輸出電壓進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

在禁控模式下，數(shù)字量輸出點(diǎn)13為繼電器KA3線圈（13，14）提供電流，繼電器KA3的常閉觸點(diǎn)（1，9）斷開，變頻器啟動(dòng)信號(hào)無法保持，致使輸送帶電機(jī)不運(yùn)行。

2.3 變頻器參數(shù)設(shè)置

2.3.1 電機(jī)相關(guān)參數(shù)設(shè)置

按下[QUICK MENU]鍵，參照電機(jī)銘牌，對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：

①參數(shù)102：電機(jī)額定功率；

②參數(shù)103：電機(jī)額定電壓；

③參數(shù)104：電機(jī)額定頻率；

④參數(shù)105：電機(jī)額定電流；

⑤參數(shù)106：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。

2.3.2 控制參數(shù)設(shè)置

同時(shí)按下[QUICK MENU]+[+]鍵，對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：

①參數(shù)002本機(jī)/遠(yuǎn)程操作=遠(yuǎn)程操作[0]：通過控制端子及變頻器面板按鍵控制變頻器；

②參數(shù)017跳閘的本地復(fù)位=有效[1]：變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可通過面板上的復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位；

③參數(shù)201頻率輸出下限=0，參數(shù)202頻率輸出上限=50：限定變頻器輸出頻率范圍；

④參數(shù)302數(shù)字輸入=啟動(dòng)[7]：使用端子18作為啟動(dòng)信號(hào)輸入點(diǎn)；

⑤參數(shù)304數(shù)字輸入=無作用[0]：給端子27輸入信號(hào)無實(shí)際作用；

⑥參數(shù)308模擬輸入=參考值[1]，參數(shù)309端子53最小標(biāo)度=0 V，參數(shù)310端子53最大標(biāo)度=10 V：使用電壓值為0～10 V的模擬量信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

2.4 程序編寫

調(diào)用FB41功能塊，實(shí)現(xiàn)流量控制PID運(yùn)算并進(jìn)行輸送帶電機(jī)變頻器的頻率調(diào)整。相關(guān)參數(shù)設(shè)定值，見表2。表中未涉及參數(shù)值為空，即采用默認(rèn)值。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過上述程序編寫、系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)輸送帶變頻器頻率的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤對(duì)物料流量的控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 王占奎.交流變頻調(diào)速應(yīng)用例集[M].北京：科學(xué)出版社，1995.