PLC與變頻器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)上料小車自動(dòng)控制

余 宏

（浙江萬馬高分子材料有限公司，浙江臨安 311305）

1 工作原理概述

卷?yè)P(yáng)上料系統(tǒng)，是工程中最常用到的一個(gè)上料系統(tǒng)，它由料車進(jìn)行上料。它的料車是長(zhǎng)為52 m的軌道。雙車上料是其最常采用的上料方式，一根鋼絲繩同時(shí)連接兩部料車（假設(shè)兩部料車為1#和2#）并將其連接到一個(gè)卷?yè)P(yáng)滾筒上。在料車工作過程中，輕車和重車的下降與上升是同一時(shí)刻進(jìn)行的，這樣系統(tǒng)的上料速度就有所提高，料車在工作時(shí)，一定要遵守的生產(chǎn)要求，例如在上升或下降時(shí)，其速度必須從慢到快、從快再逐漸變慢。

以1#車為例，介紹其上料工作流程：在開動(dòng)運(yùn)料皮帶之前，料車一定要先下降到底部，這時(shí)要將事先準(zhǔn)備好的料倒入料車中，在裝好后，這時(shí)料車會(huì)一快一慢的開始上升，這是通過卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)的，并且當(dāng)其到頂端后開始倒料，這時(shí)2#車循環(huán)1#車的上一步過程開始裝料，這一過程的往復(fù)循環(huán)就為一個(gè)工作周期。工作周期的時(shí)間可以通過的具體情況和具體產(chǎn)量自行定義，PLC和主令控制器是調(diào)節(jié)上料小車的運(yùn)行的控制器，頻率的改變是影響其速度的一個(gè)因素，所以變頻器控制其速度。PLC會(huì)接收到智能主令控制器發(fā)送過來的信號(hào)，來確定料車的具體位置，上位機(jī)再由PLC發(fā)送的信號(hào)，結(jié)合軟件編程過程來顯示動(dòng)態(tài)情況下的料車的具體情況，這樣就能動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)對(duì)料車工作中的智能控制。

2 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 控制要求

料車在上料的過程中必須嚴(yán)格遵守的生產(chǎn)及工藝方面的要求，尤其是速度方面更加控制嚴(yán)格。

2.2 控制方案

（1）上料車的頻率變化是隨著其速度的改變而變化的。

（2）改變信號(hào)的輸出點(diǎn)對(duì)于智能主令控制器來說是非常重要的，A-F點(diǎn)即通過一加速、二加速、三加速和一減速、二減速、三減速的情況進(jìn)行信號(hào)輸出，變頻器會(huì)適時(shí)的接收由于速度變化帶來的信號(hào)，然后變頻器就開始做出相應(yīng)的頻率改變：在小車上料的工作過程中，由Ⅰ速-Ⅱ速Ⅱ-Ⅲ速再到Ⅱ速-Ⅰ速，最后直到車停下來。

（3）PLC是發(fā)送信號(hào)的一個(gè)中間傳送工具，它把信號(hào)傳遞給變頻器，Q0.0進(jìn)行正轉(zhuǎn)，Q0.1進(jìn)行反轉(zhuǎn)，然后變頻器通過其所接收到的信號(hào)來對(duì)頻率進(jìn)行改變，這時(shí)通過抱閘的打開來正式改變信號(hào)。主令控制器這時(shí)起到重要作用，用小車的已知位置來改變其速度的輸出信號(hào)，使其能正常改變頻率，使得小車的速度也正常，保證工作正常進(jìn)行。

（4）智能主令控制器可以通過改變其信號(hào)輸出點(diǎn)來改變料車在運(yùn)行過程中的運(yùn)行速度和其特有的模式，不同階段的一般不同，這樣料車在上料及卸料的周期就會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，但這一過程必須嚴(yán)格遵守的生產(chǎn)工藝，這樣能滿足其所有要求。

（5）在啟動(dòng)系統(tǒng)之前必須確認(rèn)一些條件，如料車到達(dá)底部時(shí)，會(huì)發(fā)出很多種信號(hào)，只有滿足這些情況后，才能保證上料是按照一定的要求通過料車實(shí)現(xiàn)上料的。如果不滿足，報(bào)警信號(hào)就會(huì)自動(dòng)響起，來提醒維修人員系統(tǒng)中有故障需要維修。

3 控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)的相應(yīng)技術(shù)要求很多，比如說對(duì)其處理數(shù)據(jù)方面、變頻控制方面、料車位置顯示方面、故障報(bào)警方面和模糊控制方面即對(duì)料車的運(yùn)料周期上進(jìn)行調(diào)整方面都有較高的要求，而且在精度方面有更高的要求，因?yàn)樗哂幸?guī)模大、控制點(diǎn)相對(duì)較多的特點(diǎn)。所以整個(gè)控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括：智能主令控制器、中央控制器、變頻器以及PCL的一些硬件資源。

（1）智能主令控制器。卷?yè)P(yáng)上料的控制系統(tǒng)中，智能主令控制器起到很重要的作用，其主要的組成包括：現(xiàn)場(chǎng)變送單元、主控單元、連接電纜等一系列的部件。這里以水鐵380 m3的卷?yè)P(yáng)上料系統(tǒng)具體舉例說明，它的智能主令就是ZNLK4-1/20，控制它的主要設(shè)備是西門子 S7-200 PLC。在現(xiàn)場(chǎng)變送部件方面，連接的時(shí)候是通過傳動(dòng)軸連接的，并且將料車的位置信號(hào)進(jìn)行傳遞，這是通過編碼器和電纜實(shí)現(xiàn)的，最終到達(dá)主控單元，實(shí)現(xiàn)最終目的。智能主令控制器是有主控單元和現(xiàn)變送單元共同作用實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到準(zhǔn)確的控制對(duì)料車位置情況，需要傳輸信號(hào)的主令控制器和中央控制器以及變頻器信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。

（2）中央控制器。中央控制器也是控制系統(tǒng)中的重要部分。這里的中央控制器以DCS為例。這個(gè)系統(tǒng)是由西門子S7-300 PLC和型號(hào)為IPC-6l0的研華工控機(jī)組成的。它通過采集、運(yùn)算、調(diào)節(jié)相應(yīng)的信號(hào)，具有非常多的特點(diǎn)，既有功能上的也有經(jīng)濟(jì)上的：它的模塊化、實(shí)現(xiàn)分散較簡(jiǎn)單而且沒有排風(fēng)系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)方面性價(jià)比也很高。它的工作原理是中央控制器將信號(hào)傳遞給PCL，PCL作為中間運(yùn)載體，再將信號(hào)輸送給智能主令，最終時(shí)信號(hào)通過編程軟件呈現(xiàn)在顯示屏上。中央控制器的作用也是與其他兩部分相互信號(hào)傳遞實(shí)現(xiàn)對(duì)料車進(jìn)行更加直觀的監(jiān)控。

（3）變頻器。變頻器的工作主要是通過改變其參數(shù)的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)控制的，通過頻率的改變從而實(shí)現(xiàn)對(duì)卷?yè)P(yáng)上料機(jī)的速度的改變。A，B是其2個(gè)信號(hào)輸入端口，可以控制其速度，00，01，10，11分別是其能改變上料機(jī)特性的4種主要的狀態(tài)，但實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)的前提是必須達(dá)到的生產(chǎn)要求下。在料車上料的工作過程中，為了確保工作進(jìn)行的安全性，即料車可以在運(yùn)行過程中停車時(shí)較平穩(wěn)，變頻器與電阻的結(jié)合能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)。變頻器參數(shù)的具體設(shè)定見表1。

表1 變頻器參數(shù)設(shè)定

4 結(jié)束語(yǔ)

卷?yè)P(yáng)上料小車的自動(dòng)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代較為先進(jìn)的一種控制系統(tǒng)，其具有相當(dāng)多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)的可靠與穩(wěn)定性高，具有方便的操作手法、設(shè)備質(zhì)量較好。相對(duì)于老式主令控制器來說，其突出的優(yōu)勢(shì)就在于故障率較低，不用多次進(jìn)行維護(hù)工作。一快一慢是料車上料時(shí)的一大工作特點(diǎn)，這樣運(yùn)行中容易出現(xiàn)的故障例如飛車、掉落軌道等現(xiàn)象就能得到有效的避免，這樣不僅能提高工作效率，還能讓它的商業(yè)價(jià)值得到很好的推廣和利用。

［1］張燕賓.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)（第二版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

［2］朱紹祥.可編程序控制器原理與應(yīng)用［M］.北京：上海交通大學(xué)出版社，2016.