傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應用分析

賈川

摘 要：隨著電機控制及傳動技術的不斷發展，建立合理而又科學的自動化控制系統是一項亟待解決的課題。本文結合PLC技術及變頻器的相關內容，分析了傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應用，僅供參考。

關鍵詞：傳送帶 速度控制 PCL 變頻器 應用

一、PLC技術及變頻器概述

1.PLC技術

PLC技術指的是可編程控制器。該技術在運行的過程中主要依托于相應編程存儲器進行內部程序的存儲，并在此基礎之上進行用戶指令的接受以及引導，實現邏輯運算作業的開展。一般而言，PLC技術在專門的軟件系統的框架下能夠依據用戶發出的各項指令進行“串行”工作。總體而言，該技術在運行的過程中能夠借助控制器進行棧指令順序的排列，并由此進行數據狀態的掃描處理，隨后再將處理結果轉換為控制信號形式進行傳遞，最后在借助執行結構中的CPU完成程序的循環執行。

2.變頻器

變頻器是一種可調速裝置，具有用途多、可靠性高和節電效果明顯的特點，如今已廣泛應用于各種馬達控制以及冶金、造紙、電子產品裝配等生產線上。變頻調速是通過改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統的主要設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，調速過程中沒有附加損耗；（2）應用范圍廣，可用于籠型異步電動機；（3）調速范圍大，特性硬，精度高；（4）技術復雜，造價高，維護檢修困難。故異步電機的變頻調速方法適用于要求精度高、調速性能較好的場合。

二、變頻器、PLC及傳送機控制分析

對于現代工業來說，控制領域已經發展到一個技術成熟階段。比較成熟的產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。目前絕大多數工廠和加工行業在傳送工程選用上面，選擇穩定并且不易受干擾的器件來控制變頻器，因此，在此項設計中選擇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的安裝環境、CPU的存儲容量、掃描周期、干擾、電源模塊容量以及PLC保護裝置等。

三、傳送帶速度控制中PCL和變頻器的應用

（一）案例一

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

1.PLC控制

為實現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，構成傳送帶速度閉環控制系統。速度反饋信號是模擬量或脈沖序列信號，PLC通過A/D轉換器或高速計數器得出傳送帶速度相對應的數字信號，和給定信號比較，經PID指令控制，在PID指令中同時賦值給A、B線進行數據處理，輸出模擬信號作用于變頻器，校正傳送帶電機速度。穩態時將A、B線傳送帶速度偏差消除，實現速度完全同步。

2.PI/PID控制

積分調節很少單獨應用，通常與比例和微分調節聯合使用，組成PI或PID調節器。PID參數是依靠經驗及對工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設定值曲線，來調整PID的大小。PLC程序中采用PID指令時，可以采用PI調節器實現，即微分時間設為零。A線傳送帶和B線傳送帶的積分時間常數略有差別，以提高響應速度。當通過調節時間常數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節。

（二）案例二

傳統礦井帶式輸送機啟動方式通常為直接啟動，電機通過減速機驅動膠帶滾筒，帶動膠帶運轉。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的電壓波動，間接損害電氣設備的絕緣。（2）電機直接啟動，電機轉速沒有平穩過度環節，會對對減速器與轉軸產生較大的沖擊，這肯定會使機械設備的磨損程度更加的嚴重。（3）井下煤礦運輸過程中膠帶經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常處于“大馬拉小車”的工況，對電能造成浪費，提高了生產成本。針對以上情況，某礦山機電人員經過詳細的研究和討論，對原有的系統進行優化，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。該套控制系統通過壓力傳感原件將膠帶負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，利用PLC控制變頻器，實現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。

結語

以上基于PLC與變頻技術的傳送帶控制技術，可以很好的解決傳統傳送帶控制方式的弊端，很好的節約生產成本。只有降低損耗，節能環保，才能創造出一條實現現代化的新途徑，這在事實上來說的話也是最明智的選擇。如果在大多數的工業工程中使用變頻的調速裝置的話，這種環保節能的效果將是非常樂觀的。

參考文獻

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