基于PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

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【摘 要】現(xiàn)如今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，在當(dāng)前的工業(yè)制造生產(chǎn)過程中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。特別是在機(jī)械制造、食品生產(chǎn)、藥品生產(chǎn)以及汽車制造等行業(yè)出現(xiàn)了大量的自動(dòng)化生產(chǎn)線。而自動(dòng)化生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程主要由PLC、變頻器、人機(jī)界面等完成控制的，其中PLC是自動(dòng)化生產(chǎn)線中的核心部分。有效利用PLC控制技術(shù)，可以對(duì)生產(chǎn)線中的外部設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確控制，保證生產(chǎn)效率。同時(shí)提高制造企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

【關(guān)鍵詞】PLC控制;變頻器;自動(dòng)化生產(chǎn)線;應(yīng)用

引言

針對(duì)自動(dòng)將PCL技術(shù)應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)中的方法進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)控制變頻器的目的。通過闡述自動(dòng)化生產(chǎn)線分揀單元中的控制系統(tǒng)的組成，對(duì)PCL和變頻器之間的硬件連接以及模擬量輸出的程序進(jìn)行分析。

1系統(tǒng)組成

從輸送單元將工件輸送到分揀單元的入料口上的傳輸帶上，當(dāng)光定傳感器在紅外線的作用下檢測(cè)到物料后，經(jīng)過幾秒的時(shí)間變頻器可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)可以對(duì)傳輸帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)帶動(dòng)工件，運(yùn)轉(zhuǎn)后到達(dá)分揀區(qū)。這些過程就是自動(dòng)化生產(chǎn)線的分揀單元在控制要求上。最后再進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過光纖傳感器后，光纖傳感器產(chǎn)生作用，達(dá)到對(duì)原物料的顏色檢測(cè)的目的;再由金屬傳感器對(duì)物料的材料和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，完成前2步檢測(cè)工作后，物料才能繼續(xù)向前傳輸。PLC對(duì)變頻器的控制作用就是，首先結(jié)合物料的屬性和特點(diǎn)，在物料對(duì)應(yīng)的料槽位置可以實(shí)現(xiàn)傳輸帶停止的目的，在汽缸的作用下可以強(qiáng)制物料推入料槽，當(dāng)物料被推入汽缸后，汽缸會(huì)再次縮回，這整個(gè)過程完成以后，就形成了一個(gè)工作周期。在這個(gè)周期性的工作過程中，觸摸屏上的頻率輸入設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的頻率設(shè)定。傳送帶的位置控制相對(duì)比較復(fù)雜，所以為了更加便捷地對(duì)位置進(jìn)行控制，需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量出數(shù)據(jù)，測(cè)量后還要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)再傳回PLC，PLC采用計(jì)數(shù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，充分發(fā)揮了計(jì)數(shù)器的作用下，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的目的。PLC在控制變頻器的過程中是作為主機(jī)發(fā)揮作用的，具體的系統(tǒng)組成如圖1。它的工作過程就是給變頻器發(fā)送頻率值以及信號(hào)信息。變頻器的頻率是有一定條件的主站通訊觸摸屏對(duì)變頻器的頻率給出固定值，然后在PPI通訊工具的作用下，經(jīng)信號(hào)值從主站傳輸給分揀站PLC。最后經(jīng)過處理，借助PLC的模擬量輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳給變頻器的模擬量輸入端口的目的。

2基于PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用

2.1PLC程序編制過程

將PLC控制技術(shù)應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線過程中，要注意對(duì)PLC程序進(jìn)行準(zhǔn)確的編制。在編制PLC程序的過程中，要特別注意PLC模擬量的輸出格式。一般情況下，要在S7-200CPU224XP中利用D/A變換的方式將模擬量的頻率指令輸入到變頻器內(nèi)。這樣可以對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行連續(xù)調(diào)整，通常情況下，PLC程序的信號(hào)格式包括電壓以及電流兩種。電壓的信號(hào)范圍要控制在0-10V以內(nèi)，而電流的信號(hào)為0-20mA。在PLC中的數(shù)字量的量程都為0-32000，主要采用電壓信號(hào)對(duì)PLC程序進(jìn)行編制。變頻器的頻率以及PLC模擬量的輸出電壓關(guān)系為正比，模擬量輸出是數(shù)字量利用的轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換的，模擬量和數(shù)字量之間的關(guān)系也是正比關(guān)系。因此，頻率以及數(shù)字量的關(guān)系為正比。在分揀單元工作的過程中，主要利用觸摸屏確定變頻率的頻率給定值，觸摸屏以及自動(dòng)化生產(chǎn)線的主站利用RS485進(jìn)行通訊，傳輸?shù)刂窞閂W1002，可以利用RS485通訊口以及PPI的通訊協(xié)議傳送到分揀站。并且可以在分揀站將頻率給定值放在VW1002地址的存儲(chǔ)空間中。在PLC程序編制的過程中，要注意變換VW1002的存儲(chǔ)頻率給定值，然后將其從模擬量的輸出端口V、M進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)阶冾l器的模擬量輸入口的3、4端口中。變頻器模擬的輸入?yún)^(qū)域頻率為0-50Hz，PLC的對(duì)應(yīng)數(shù)字量為0-32000，用16位的地址AQW0完成輸出過程。因此，需要將對(duì)應(yīng)的頻率組織轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，將頻率的給定值乘以640可以得到數(shù)字量。

2.2設(shè)置變頻器參數(shù)

設(shè)置變頻器參數(shù)，例如西門子MM420變頻器電機(jī)參數(shù)設(shè)置，參數(shù)號(hào)設(shè)置為P0003，其用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)為一級(jí);參數(shù)號(hào)P001，快速調(diào)試設(shè)定為位為1;參數(shù)號(hào)P0100;設(shè)置使用地區(qū)為0，0=歐洲，功率以kW表示，頻率為50Hz;參數(shù)號(hào)P0304，電機(jī)額定電壓380V;參數(shù)號(hào)P0305，設(shè)置電機(jī)額定電流為0.18A;P0307電機(jī)額定功率為0.03kW。現(xiàn)階段PLC為了實(shí)現(xiàn)控制變頻器的目的，除一方面需要硬件接線連接的方式，還要借助變頻器的參數(shù)設(shè)置。所以以數(shù)字量控制及模擬量控制這2種控制方式為例，對(duì)電表電機(jī)參數(shù)設(shè)置后，還需要設(shè)置信號(hào)源，以及相應(yīng)的控制方式等都需要進(jìn)行設(shè)置。

2.3具體操作過程

第一，要編好自動(dòng)化生產(chǎn)的相關(guān)程序，要對(duì)控制系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備有準(zhǔn)確具體的了解以及掌握，這樣才能夠保證規(guī)范操作。除此之外，還要對(duì)需要控制的對(duì)象有所認(rèn)識(shí)，保證在控制過程中，能夠根據(jù)生產(chǎn)的具體需求完成操作過程。同時(shí)要在控制過程中，對(duì)硬件以及安裝的軟件進(jìn)行嚴(yán)格仔細(xì)的檢查，防止出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)線的效率。第二，在具體操作過程中，最好畫出控制程序的圖紙。在畫程序圖紙的過程中，要根據(jù)PLC控制技術(shù)的具體結(jié)構(gòu)以及在控制過程中的運(yùn)行狀態(tài)完成設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)完成之后，還要檢查設(shè)計(jì)好的控制圖紙，要保證設(shè)計(jì)圖紙與自動(dòng)化生產(chǎn)線之間的要求相適應(yīng)，確保其準(zhǔn)確無誤后才能夠?qū)⒃O(shè)備的各個(gè)單元進(jìn)行科學(xué)合理的安排和規(guī)劃。第三，完成設(shè)計(jì)圖紙之后，要由專業(yè)的人員根據(jù)設(shè)計(jì)的程序圖紙進(jìn)行程序編寫過程，這一步是具體操作過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不能出現(xiàn)錯(cuò)誤，必須保證嚴(yán)格按照程序設(shè)計(jì)圖紙完成程序編寫，才能夠?qū)LC控制技術(shù)準(zhǔn)確的應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線過程中，保證自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，防止出現(xiàn)操作誤差。第四，程序編寫完成后，要對(duì)程序進(jìn)行確認(rèn)檢查，保證程序編寫沒有問題。同時(shí)，也要對(duì)程序運(yùn)行過程中的具體情況進(jìn)行檢查，防止在運(yùn)行過程中程序操作出現(xiàn)問題。此外，還要根據(jù)程序編寫的具體情況完成程序操作說明書，對(duì)整個(gè)操作過程中應(yīng)該注意的問題以及容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方進(jìn)行標(biāo)注和總結(jié)。

結(jié)語

利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，一要完成硬件接線或通訊連接，二要對(duì)變頻器與控制有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，三是需要根據(jù)控制要求對(duì)PLC進(jìn)行編程。這三個(gè)方面只要有一個(gè)錯(cuò)誤，變頻器的控制就會(huì)出現(xiàn)問題。這里的模擬量輸入/輸出控制在程序上要進(jìn)行正確的變換。以上控制，通過在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的實(shí)踐和檢驗(yàn)，證明是可行的，也是比較簡(jiǎn)單的一種控制方式。

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（作者單位：石家莊供水有限責(zé)任公司）