變頻器和PLC在傳送帶多種速度控制中的應用

邱宜天,胡書華（江蘇中煙工業(yè)有限責任公司徐州卷煙廠,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用

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

摘 要：當前，大多數(shù)商品都利用流水線生產(chǎn)，采取自動化控制的手段，商品生產(chǎn)的速度明顯加快。對此，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用詳情，并提出一些可供參考的建議。

關鍵詞：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)正好彌補了這個空缺，有效克服了傳統(tǒng)電機變速控制緩慢的缺點，基于兩者設計的多速電動機，符合現(xiàn)實工業(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)過程中能夠自我調整運作狀態(tài)，既檢測到有物料需要傳輸時傳送帶能夠立即啟動，當物料運輸?shù)匠隹诤竽軌驕蚀_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行，并做到穩(wěn)定停車。傳統(tǒng)的電機控制傳送帶速度中，傳送帶在變速時經(jīng)常會出現(xiàn)碰撞的情況，因此不能保證多種速度切換的平穩(wěn)性，對產(chǎn)品會造成一定的損害。而現(xiàn)代PLC控制系統(tǒng)則適用于各種普通的電機，以計算機為基礎，輔助生產(chǎn)設備完成電動機對速度的改變，變頻器則主要使電動機速度發(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兩者相結合，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，既將PLC程序中所需的各種速度變化輸出至變頻器，然后由變頻器對電機進行迅速、可靠的速度控制，解決傳統(tǒng)電動機速度單一與啟動延遲的問題。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、傳輸速率高、傳輸距離遠與造價低等優(yōu)點。實際使用中，只需計算出PLC所需要的多種速度大小、對應的時間與變頻器的頻率控制就能準確的對傳送帶的速度進行穩(wěn)定變換。

2 系統(tǒng)的硬件開發(fā)

2.1 變頻器的選擇

變頻器的主體構成部件為電力半導體，利用半導體的通斷作用，能夠將工頻電源轉變?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），首先將工頻電源轉變?yōu)橹绷麟娫矗缓笸ㄟ^變頻器的作用將直流電源轉變?yōu)殡妷骸㈩l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

在進行變頻器的選擇時還應注意以下幾個方面的內容：

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

（2）變頻器負載。變頻器負載曲線能夠達到工業(yè)生產(chǎn)的標準，因為變頻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、轉矩三個匹配方面。

2.2 變頻器的參數(shù)設置

變頻器在使用時需要設定的參數(shù)較多，而每一項參數(shù)的設置都必須保證準確無誤，因為變頻器參數(shù)之間的聯(lián)系較緊密，如果少數(shù)參數(shù)設置不當，可能造成變頻器無法正常工作。在變頻器的參數(shù)控制中，幾個重要的參數(shù)設置包括速度控制、PID控制、轉矩控制等。對于速度控制，變頻器應設置好最低運行頻率具體數(shù)值，保證電機在最小轉速情況下能夠穩(wěn)定運行。通常而言，電機在低速狀態(tài)下的散熱性能不佳，可能出現(xiàn)電纜燒毀的情況；同樣，與最低運行頻率相比，電機的最高運行頻率指電機超出額定的速度運行，長時間的超速運行對電機會造成損害，而通過變頻器設置好最小運行頻率與最高運行頻率范圍，能夠保證電機在規(guī)定范圍內運作。

2.3 PLC的選擇

（1）輸入與輸出點數(shù)估算。在估算輸出與輸入點數(shù)時要對余量進行考慮，通常是將統(tǒng)計得出的輸出與輸入點數(shù)加上15%的輸入與輸出余量作為最終數(shù)據(jù)，尤其是在實際運用中，點數(shù)的估算應結合廠商生產(chǎn)的要求。

（2）控制器功能的選擇。PLC系統(tǒng)控制功能包含運算、通信、處理速度與編程等方面。運算功能使用邏輯算法、代數(shù)運算、數(shù)據(jù)比較技術；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際運行模式即可。

3 系統(tǒng)調試與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)調試

PLC控制系統(tǒng)與微機操作系統(tǒng)存在一定的差異，但兩者相同的是在實際使用時都必須進行調試，主要是為了保證系統(tǒng)的正常、高效、穩(wěn)定運行。調試中，需注意的是，PLC自動控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)不同，因此在具體設計時應將軟硬件分開進行調試組裝。

3.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

以三菱變頻器為例，首先對變頻器的頻率進行設置，實現(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置參數(shù)；其次，參數(shù)設置時將變頻器參數(shù)設置為9999，否則通信結束后互檢變頻器會發(fā)出報警信號；然后對變頻器進行復位操作，保證參數(shù)設置完成并在啟動后生效，正常運轉，與PLC進行通信連接，需要注意的是，三菱系統(tǒng)在進行通信功能時必須設置通信格式，包括數(shù)據(jù)傳輸長度、數(shù)據(jù)傳輸格式、傳輸波特率等，設置完成后重啟PLC自動控制系統(tǒng)。

4 結語

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，PLC控制系統(tǒng)與變頻器的有效結合使得電動機速度控制變得簡單易操作，同時大大提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，具有鮮明的現(xiàn)代技術特點，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，對企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

［1］汪濤.PLC在飲料包裝自動化控制中的應用及前景［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在小型輸送機變頻調速系統(tǒng)中的應用［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學,2013（01）：370-371.

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