傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應(yīng)用分析

賈川

摘 要：隨著電機控制及傳動技術(shù)的不斷發(fā)展，建立合理而又科學(xué)的自動化控制系統(tǒng)是一項亟待解決的課題。本文結(jié)合PLC技術(shù)及變頻器的相關(guān)內(nèi)容，分析了傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：傳送帶 速度控制 PCL 變頻器 應(yīng)用

一、PLC技術(shù)及變頻器概述

1.PLC技術(shù)

PLC技術(shù)指的是可編程控制器。該技術(shù)在運行的過程中主要依托于相應(yīng)編程存儲器進(jìn)行內(nèi)部程序的存儲，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行用戶指令的接受以及引導(dǎo)，實現(xiàn)邏輯運算作業(yè)的開展。一般而言，PLC技術(shù)在專門的軟件系統(tǒng)的框架下能夠依據(jù)用戶發(fā)出的各項指令進(jìn)行“串行”工作?？傮w而言，該技術(shù)在運行的過程中能夠借助控制器進(jìn)行棧指令順序的排列，并由此進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)的掃描處理，隨后再將處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為控制信號形式進(jìn)行傳遞，最后在借助執(zhí)行結(jié)構(gòu)中的CPU完成程序的循環(huán)執(zhí)行。

2.變頻器

變頻器是一種可調(diào)速裝置，具有用途多、可靠性高和節(jié)電效果明顯的特點，如今已廣泛應(yīng)用于各種馬達(dá)控制以及冶金、造紙、電子產(chǎn)品裝配等生產(chǎn)線上。變頻調(diào)速是通過改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，包括如下幾項特點：（1）效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；（2）應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機；（3）調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；（4）技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護(hù)檢修困難。故異步電機的變頻調(diào)速方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好的場合。

二、變頻器、PLC及傳送機控制分析

對于現(xiàn)代工業(yè)來說，控制領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展到一個技術(shù)成熟階段。比較成熟的產(chǎn)品有單片機和可編程控制器（PLC）。相比之下單片機造價低、串行輸出且容易受干擾；PLC造價高、并行輸出不易受干擾。目前絕大多數(shù)工廠和加工行業(yè)在傳送工程選用上面，選擇穩(wěn)定并且不易受干擾的器件來控制變頻器，因此，在此項設(shè)計中選擇PLC來控制變頻器。在PLC選用中需要重點考慮以下幾點要求：PLC的安裝環(huán)境、CPU的存儲容量、掃描周期、干擾、電源模塊容量以及PLC保護(hù)裝置等。

三、傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應(yīng)用

（一）案例一

例如在轎車鋁合金輪轂生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)車間往往有多條輪轂傳送帶流水作業(yè)，這樣既保證了先后工序的順暢作業(yè)，又提高了生產(chǎn)效率。按照生產(chǎn)流程，輪轂經(jīng)過上道工序流水線處理后，被自控設(shè)備轉(zhuǎn)移至下道工序流水線再處理，自動轉(zhuǎn)移設(shè)備對兩條流水線傳送帶的速度有嚴(yán)格的同步要求，否則輪轂在兩條流水線間的順暢轉(zhuǎn)移無法完成。傳送帶的同步控制可通過PLC、變頻器及速度檢測環(huán)節(jié)構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)PID控制作用，在穩(wěn)定運行狀態(tài)將傳送帶間的速度偏差消除為零，實現(xiàn)傳送帶速度同步控制。

1.PLC控制

為實現(xiàn)兩條傳送帶同步控制，保證速度控制的精度，采用編碼器分別檢測兩條傳送帶。A線傳送帶速度由給定信號控制，由A線編碼器檢測A線傳送帶速度并反饋給PLC。同樣，B線傳送帶速度由B線編碼器檢測并反饋給PLC，構(gòu)成傳送帶速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。速度反饋信號是模擬量或脈沖序列信號，PLC通過A/D轉(zhuǎn)換器或高速計數(shù)器得出傳送帶速度相對應(yīng)的數(shù)字信號，和給定信號比較，經(jīng)PID指令控制，在PID指令中同時賦值給A、B線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出模擬信號作用于變頻器，校正傳送帶電機速度。穩(wěn)態(tài)時將A、B線傳送帶速度偏差消除，實現(xiàn)速度完全同步。

2.PI/PID控制

積分調(diào)節(jié)很少單獨應(yīng)用，通常與比例和微分調(diào)節(jié)聯(lián)合使用，組成PI或PID調(diào)節(jié)器。PID參數(shù)是依靠經(jīng)驗及對工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，來調(diào)整PID的大小。PLC程序中采用PID指令時，可以采用PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)，即微分時間設(shè)為零。A線傳送帶和B線傳送帶的積分時間常數(shù)略有差別，以提高響應(yīng)速度。當(dāng)通過調(diào)節(jié)時間常數(shù)滿足不了控制要求時，依工藝要求可在其中一條傳送帶增加微分控制環(huán)節(jié)。

（二）案例二

傳統(tǒng)礦井帶式輸送機啟動方式通常為直接啟動，電機通過減速機驅(qū)動膠帶滾筒，帶動膠帶運轉(zhuǎn)。這種啟動方式有如下弊端：（1）電機直接啟動，電機啟動電流大，約為額定電流的4-7倍。啟動過程會造成井下電網(wǎng)的電壓波動，間接損害電氣設(shè)備的絕緣。（2）電機直接啟動，電機轉(zhuǎn)速沒有平穩(wěn)過度環(huán)節(jié)，會對對減速器與轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生較大的沖擊，這肯定會使機械設(shè)備的磨損程度更加的嚴(yán)重。（3）井下煤礦運輸過程中膠帶經(jīng)常處于空載或輕載工況，而電機本身通常會有10%-15%的余量，這就造成帶式輸送機經(jīng)常處于“大馬拉小車”的工況，對電能造成浪費，提高了生產(chǎn)成本。針對以上情況，某礦山機電人員經(jīng)過詳細(xì)的研究和討論，對原有的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，最終成功研制并試運了基于PLC和變頻器的井下帶式輸送機的集控系統(tǒng)。該套控制系統(tǒng)通過壓力傳感原件將膠帶負(fù)載情況反饋給上位機，同時利用電流互感器檢測電機電流，再通過電流傳感器將電流信號轉(zhuǎn)化為PLC可讀的4-20mA信號，通過膠帶壓力和電流變化，判斷膠帶實際工況，并且以S7-300H為核心控制器的集控系統(tǒng)，利用PLC控制變頻器，實現(xiàn)輸送機的軟啟動和軟停車，同時，在膠帶輸送中實時改變變頻器輸出頻率。

結(jié)語

以上基于PLC與變頻技術(shù)的傳送帶控制技術(shù)，可以很好的解決傳統(tǒng)傳送帶控制方式的弊端，很好的節(jié)約生產(chǎn)成本。只有降低損耗，節(jié)能環(huán)保，才能創(chuàng)造出一條實現(xiàn)現(xiàn)代化的新途徑，這在事實上來說的話也是最明智的選擇。如果在大多數(shù)的工業(yè)工程中使用變頻的調(diào)速裝置的話，這種環(huán)保節(jié)能的效果將是非常樂觀的。

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