基于PLC的擠出機出口傳送帶速度同步的程序設計

毛久勇

（國家電投集團遠達環保催化劑有限公司，重慶 401336）

基于PLC的擠出機出口傳送帶速度同步的程序設計

毛久勇

（國家電投集團遠達環保催化劑有限公司，重慶 401336）

由于擠出機出口的傳送帶速度是影響產品質量的關鍵因數，所以擠出機出口傳送帶的速度與擠出機擠出速度保持同步顯得至關重要。以激光測速儀輸出的速度脈沖信號作為脈沖發生器，利用西門子 200PLC的高速脈沖計數功能對單位時間內的脈沖進行計數，然后把單位時間內的脈沖數量轉換為同步傳送帶變頻器的模擬量速度控制信號。本文設計了一種對擠出機速度采集與出口傳送帶速度同步的應用程序，此控制方法的優點是，實時性好，精度高。

擠出機；同步傳送帶；激光測速儀；PLC程序；變頻器

在國內脫銷催化劑生產行業中，廣泛采用編碼器測速來控制擠出機前端的同步傳輸皮帶速度。其工作原理是將編碼器的軸與產品的表面緊密接觸，應用摩擦原理檢測出擠出機出口產品的線速度，通過PLC程序控制同步傳輸帶變頻器的頻率來實現與擠出機速度同步。但是，采用編碼器[1-2]檢測連續移動且柔軟的物體速度時存在局限性，不僅會導致被測速物體表面變形，而且檢測的速度也不準確，最終影響反饋控制的精度。目前，激光測速儀是非接觸式測速的[3]最佳選擇，檢測速度及時準確，提高了傳輸皮帶系統的同步響應速度和穩定性。

1 擠出機同步傳送帶工作原理

擠出機采用變頻器調速的方式控制擠出速度，由于供給物料存在間隙導致擠出的產品速度有較小波動，為了使擠出的產品在傳送帶上不發生拉伸和擠壓變形，擠出機前端的傳送帶速度必須與擠出機擠出速度同步。擠出機起動時的出料速度為 1～3m/min，本系統采用 BETA LaserMike的激光測速儀采集擠出機出口的產品速度，采集速度信號的量程為 0～5m/min，把采集到的速度轉換為脈沖串的形式輸出，輸出脈沖的數量為 10000p/m。利用S7-200PLC的高速計數器[4]功能計算單位時間的脈沖個數，然后根據機械傳動比例關系編寫PLC程序，輸出 0～10V模擬量到變頻器控制同步傳送帶電動機[5]的轉速。

2 控制系統硬件組成

2.1 硬件配置

該系統選用了西門子公司的 S7-200CPU224和EM235作為控制系統，西門子 MM420變頻器[6]作為傳送帶電動機的調速元件，LS4000-303激光測速儀作為檢測元件。

2.2 I/O點分配

1）輸入點分配：I0.0-激光測速儀脈沖輸入信號；I0.1-同步傳送帶變頻器故障；I0.2-系統運行。2）輸出點分配：Q0.2-同步傳送帶變頻器運行。3）模擬量分配：AQW0-同步傳送帶運行速度。

2.3 系統設計

控制系統流程圖如圖1所示。

圖1 控制系統流程圖

3 擠出機出口傳送皮帶速度同步的程序實現

本系統采用STEP 7 MicroWIN SP8編程軟件，創建3個梯形圖程序塊：主程序塊（OB1）、初始化程序（SBR1）和中斷程序快（INT_0）。本文設計的控制程序梯形圖如圖2所示。

初始化程序塊（SBR1）在PLC上電后執行一次程序掃描，該程序塊將中斷事件 21與中斷程序INT_0聯系起來，即每當中斷事件21發生時就觸發一次中斷程序INT_0。初始化程序中HDEF指令參數選用高速計數器0和工作模式0，即通過PLC地址 I0.0輸入的脈沖時鐘進行計數。初次掃描時將16#F8傳送到存儲區 SMB37，即允許高速計數器HSC0寫入新的當前值、新的預設值和 4倍速增計數。將0傳送給存儲區SMD38，即為在初始化時對高速計數器0的當前值進行清零。

中斷程序塊（INT_0）每1s執行一次掃描，將計數器 HC0的脈沖數量存儲到雙整型數據 VD600中，同時對高速計數器HC0的當前值進行清零。數據VD600除以10后將結果保存到VD700中，VD700代表擠出機出口1s的位移量。VW740乘上常數210后存儲到 VW320，VW320作為同步皮帶變頻器的模擬量輸出。變頻器工頻 50Hz時同步傳送帶的線速度為 30m/min，而激光測速儀檢測的速度范圍為0～5m/min，為了滿足0～10v的模擬量到變頻器的速度對應為 0～5m/min，根據傳送皮帶的減速箱減速比和皮帶滾筒直徑算出了210這個比例系數。

主程序塊（OB1）為循環掃描的程序塊，所有的子程序塊和中斷程序塊都在這里調用和觸發調用。當把系統的運行開關I0.2接通，變頻器故障I0.1沒有出現時，變頻器的運轉信號 Q0.2導通。OB1中的T32定時器產生1s的脈沖波，T32上升沿觸發中斷程序INT_0運行，中斷程序計算出當前的擠出速度，模擬量輸出AQW0輸出0-10v的模擬量信號控制變頻器的頻率輸出。頻率源信號和變頻器運轉信號都滿足條件時，擠出同步傳送帶保持與擠出機出口的速度實時同步。

圖2 控制程序梯形圖

此控制系統已經應用于遠達環保催化劑有限公司的擠出生產線，該生產線年產量達 12000m3。經過幾年的生產試驗，擠出機同步傳輸皮帶上的催化劑產品沒有發生扭曲和拉伸的現象，證實了此套控制系統具有良好的穩定性和實用性。

4 結論

本文針對傳統測速在柔軟產品中存在的缺點，結合激光測速的準確性和實時性特點，設計了一種基于PLC的傳輸皮帶同步運行程序，通過PLC輸出的模擬量控制傳輸皮帶變頻器的速度。該設計程序穩定可靠，效率高，測速實時性好，可適用于各種同步傳輸場合。

[1] 張曉江. 電機及拖動基礎[M]. 北京: 機械工業出版社, 2016.

[2] 阮毅, 陳伯時. 電力拖動自動控制系統:運動控制系統[M]. 北京: 機械工業出版社, 2009.

[3] Beta LaserMike USA. LaserSpeed LS4000-3 INSTRUCTION HANDBOOK[Z]. 2011

[4] 向曉漢, 奚茂龍. 西門子PLC完全精通教程[M]. 北京: 化學工業出版社, 2014.

[5] 湯蘊璆, 史乃. 電機學[M]. 北京: 機械工業出版社,1999.

[6] 西門子公司. MICROMASTER 420用戶手冊[Z].2012.

Program Design of Speed Synchronization of Extruder Export Belt based on PLC

Mao Jiuyong
(SPIC Yuanda Environmental Protection Catalyst Co., Ltd, Chongqing 401336)

The conveyor belt speed of extruder is the key factor affecting product quality, so it is very important to keep the output speed of conveyor belt. The speed pulse signal output by laser speedometer is used as pulse generator. Using the high- speed count pulse function of Siemens 200 PLC to count the pulse in the unit time, and then convert the pulse quantity within the unit time into the analog speed control signal of synchronous conveyor belt frequency converter. The application program of the extruder speed acquisition and export conveyor belt speed is designed, the advantage of this control method is good real-time and high precision.

extruder；synchronous conveyer；laser velocimeter；plc program；frequency converter