淺談THJDQG—1皮帶輸送線中物料定位

孫錫保

摘 要：經過多年教學實驗，并與同事反復探討，研究PLC+變頻器控制異步電機實現定位功能。

關鍵詞：PLC；變頻器；皮帶輸送機構；物料定位；輸入輸出地址；梯形圖

今天PLC與變頻器的飛速發展，推動了異步電動機調速應用迅速推廣。PLC、變頻器和異步電機組合可以減少機械傳動環節，控制設備的加減速、 多段速運行，降低設備的轉動慣性，減少設備磨損程度，延長其使用壽命；而較少應用于精確定位場合，原因是變頻器采用的是開環控制，未能有效收集處理反饋信號。在精確定位場合更多使用步進與伺服控制，步進控制應用于小慣量、 低負載場合，伺服應用于大慣量、高負載場合。 采用伺服控制可實現最好的控制精度，但其價格高昂而限制其廣泛應用。

THJDQG-1型生產線是天煌教儀為職業教育培訓研制的通用性模擬生產線設備，可以滿足實訓教學或技能競賽需求，由皮帶輸送機構、PLC、變頻器、觸摸屏以及上料機構、搬運機械手和分類倉儲組成，它在接近工業生產制造現場的基礎上又針對教學實驗實訓進行了專門設計，適合機電一體化、電氣自動化等相關專業的教學、培訓和競賽，并且是多省市維修電工職工技術運動會考核設備，我院2010年采購2臺此設備，并參加河南省第三屆職工競賽。

圖1是皮帶輸送機構，主要完成傳感器的檢測和物料的傳送，能將工件由A工位經皮帶輸送線運到B工位， 由皮帶輸送線、三相異步電動機（由變頻器控制）、編碼器以及電容傳感器、電感傳感器、色標傳感器等組成。

當物料被推料氣缸推到A工位后，PLC啟動變頻器，三相交流異步電機以30Hz的頻率運行，皮帶開始輸送物料。物料分別經過三個分類傳感器檢測后，物料最終被傳送到終點B工位時，變頻器停止運行，傳送帶停止工作。普通技能訓練可以通過擋板將工件停下，只要到位即可，河南省第三屆職工競賽維修電工試題將擋板卸下，要求通過程序將工件精確停在B工位，即搬運機械手下方，便于搬運機械手抓取，如果定位不準確，機械手會撞在工件上，導致考試失敗。經過與同事反復交流探討以及近幾年變頻器實訓教學發現，PLC+變頻器控制異步電機可以實現定位功能，本文結合皮帶輸送機構的工作狀況，探討采用以上組合來實現精確定位控制的方法，以快速培養可持續發展的機電一體化高技能人才。

設計思路：利用觸摸屏上的減速位置數值輸入和停止位置數值輸入，分別設定PLC數據寄存器D200數值和D201數值，進而設定工件移動位移，其中D200≈0.9 * D201；將硬件旋轉編碼器串接在三相異步電動機并與電動機同步旋轉，負責將電動機的旋轉信號轉換成脈沖輸出到PLC，構成閉環控制；接著PLC收集從旋轉編碼器傳送回的脈沖信號與位移轉換成的數字量進行比較，當 C235脈沖數= D200數字量處進行減速，在C235脈沖數= D201數字量處將停止，控制變頻器的減速與停止狀態，變頻器外加制動電阻提供能耗制動。

首先 完成輸入輸出地址的分配

其次 完成PLC外部接線圖設計

PLC設置：利用脈沖端口接收脈沖信號，其他輸入端口作為接收普通開關信號輸入，輸出為開關信號；變頻器設置：設多段運行方式，分別設置加減速。如圖2所示：

按照接線圖完成PLC與變頻器之間的接線，認真檢查，確保正確無誤。通過計算機編輯梯形圖，使用SC-09通訊編程電纜將下載程序至 PLC中，進行物料定位程序調試，通過監控觀察觸點、線圈動作情況。通過物料在皮帶輸送線上長期試驗，其結果運行穩定，表明PLC+普通變頻器可以實現準確定位。

參考文獻

[1]FX1S1N2N2NC 編程手冊 .2004

[2]THJDQG-1型光機電氣一體化控制實訓系統實訓指導書.天煌教儀.2010