基于PLC控制的變頻器在自動化生產線中的應用

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【摘 要】現如今，隨著我國科學技術水平的不斷創新和發展，在當前的工業制造生產過程中，自動化技術的應用越來越廣泛。特別是在機械制造、食品生產、藥品生產以及汽車制造等行業出現了大量的自動化生產線。而自動化生產線的自動化過程主要由PLC、變頻器、人機界面等完成控制的，其中PLC是自動化生產線中的核心部分。有效利用PLC控制技術，可以對生產線中的外部設備進行準確控制，保證生產效率。同時提高制造企業的生產自動化水平。

【關鍵詞】PLC控制;變頻器;自動化生產線;應用

引言

針對自動將PCL技術應用在自動化生產中的方法進行分析，實現控制變頻器的目的。通過闡述自動化生產線分揀單元中的控制系統的組成，對PCL和變頻器之間的硬件連接以及模擬量輸出的程序進行分析。

1系統組成

從輸送單元將工件輸送到分揀單元的入料口上的傳輸帶上，當光定傳感器在紅外線的作用下檢測到物料后，經過幾秒的時間變頻器可以驅動電機進行轉動，電機可以對傳輸帶進行驅動，使電機運轉。電機帶動工件，運轉后到達分揀區。這些過程就是自動化生產線的分揀單元在控制要求上。最后再進行檢測，經過光纖傳感器后，光纖傳感器產生作用，達到對原物料的顏色檢測的目的;再由金屬傳感器對物料的材料和質量進行檢測，完成前2步檢測工作后，物料才能繼續向前傳輸。PLC對變頻器的控制作用就是，首先結合物料的屬性和特點，在物料對應的料槽位置可以實現傳輸帶停止的目的，在汽缸的作用下可以強制物料推入料槽，當物料被推入汽缸后，汽缸會再次縮回，這整個過程完成以后，就形成了一個工作周期。在這個周期性的工作過程中，觸摸屏上的頻率輸入設定值，實現對變頻器的頻率設定。傳送帶的位置控制相對比較復雜，所以為了更加便捷地對位置進行控制，需要采用旋轉編碼器測量出數據，測量后還要將數據轉換為信號再傳回PLC，PLC采用計數器對數據進行計算，充分發揮了計數器的作用下，實現計數的目的。PLC在控制變頻器的過程中是作為主機發揮作用的，具體的系統組成如圖1。它的工作過程就是給變頻器發送頻率值以及信號信息。變頻器的頻率是有一定條件的主站通訊觸摸屏對變頻器的頻率給出固定值，然后在PPI通訊工具的作用下，經信號值從主站傳輸給分揀站PLC。最后經過處理，借助PLC的模擬量輸出，實現數據信息傳給變頻器的模擬量輸入端口的目的。

2基于PLC控制的變頻器在自動化生產線中的應用

2.1PLC程序編制過程

將PLC控制技術應用在自動化生產線過程中，要注意對PLC程序進行準確的編制。在編制PLC程序的過程中，要特別注意PLC模擬量的輸出格式。一般情況下，要在S7-200CPU224XP中利用D/A變換的方式將模擬量的頻率指令輸入到變頻器內。這樣可以對電機速度進行連續調整，通常情況下，PLC程序的信號格式包括電壓以及電流兩種。電壓的信號范圍要控制在0-10V以內，而電流的信號為0-20mA。在PLC中的數字量的量程都為0-32000，主要采用電壓信號對PLC程序進行編制。變頻器的頻率以及PLC模擬量的輸出電壓關系為正比，模擬量輸出是數字量利用的轉換器D/A轉換的，模擬量和數字量之間的關系也是正比關系。因此，頻率以及數字量的關系為正比。在分揀單元工作的過程中，主要利用觸摸屏確定變頻率的頻率給定值，觸摸屏以及自動化生產線的主站利用RS485進行通訊，傳輸地址為VW1002，可以利用RS485通訊口以及PPI的通訊協議傳送到分揀站。并且可以在分揀站將頻率給定值放在VW1002地址的存儲空間中。在PLC程序編制的過程中，要注意變換VW1002的存儲頻率給定值，然后將其從模擬量的輸出端口V、M進行傳輸，傳輸到變頻器的模擬量輸入口的3、4端口中。變頻器模擬的輸入區域頻率為0-50Hz，PLC的對應數字量為0-32000，用16位的地址AQW0完成輸出過程。因此，需要將對應的頻率組織轉換成與之相對應的數字量，將頻率的給定值乘以640可以得到數字量。

2.2設置變頻器參數

設置變頻器參數，例如西門子MM420變頻器電機參數設置，參數號設置為P0003，其用戶訪問級為標準級為一級;參數號P001，快速調試設定為位為1;參數號P0100;設置使用地區為0，0=歐洲，功率以kW表示，頻率為50Hz;參數號P0304，電機額定電壓380V;參數號P0305，設置電機額定電流為0.18A;P0307電機額定功率為0.03kW。現階段PLC為了實現控制變頻器的目的，除一方面需要硬件接線連接的方式，還要借助變頻器的參數設置。所以以數字量控制及模擬量控制這2種控制方式為例，對電表電機參數設置后，還需要設置信號源，以及相應的控制方式等都需要進行設置。

2.3具體操作過程

第一，要編好自動化生產的相關程序，要對控制系統中的各個設備有準確具體的了解以及掌握，這樣才能夠保證規范操作。除此之外，還要對需要控制的對象有所認識，保證在控制過程中，能夠根據生產的具體需求完成操作過程。同時要在控制過程中，對硬件以及安裝的軟件進行嚴格仔細的檢查，防止出現故障，影響生產線的效率。第二，在具體操作過程中，最好畫出控制程序的圖紙。在畫程序圖紙的過程中，要根據PLC控制技術的具體結構以及在控制過程中的運行狀態完成設計過程。設計完成之后，還要檢查設計好的控制圖紙，要保證設計圖紙與自動化生產線之間的要求相適應，確保其準確無誤后才能夠將設備的各個單元進行科學合理的安排和規劃。第三，完成設計圖紙之后，要由專業的人員根據設計的程序圖紙進行程序編寫過程，這一步是具體操作過程中的關鍵環節，不能出現錯誤，必須保證嚴格按照程序設計圖紙完成程序編寫，才能夠將PLC控制技術準確的應用在自動化生產線過程中，保證自動化生產線的生產效率，防止出現操作誤差。第四，程序編寫完成后，要對程序進行確認檢查，保證程序編寫沒有問題。同時，也要對程序運行過程中的具體情況進行檢查，防止在運行過程中程序操作出現問題。此外，還要根據程序編寫的具體情況完成程序操作說明書，對整個操作過程中應該注意的問題以及容易出現錯誤的地方進行標注和總結。

結語

利用PLC實現對變頻器的控制，一要完成硬件接線或通訊連接，二要對變頻器與控制有關的參數進行設置，三是需要根據控制要求對PLC進行編程。這三個方面只要有一個錯誤，變頻器的控制就會出現問題。這里的模擬量輸入/輸出控制在程序上要進行正確的變換。以上控制，通過在自動化生產線中的實踐和檢驗，證明是可行的，也是比較簡單的一種控制方式。

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（作者單位：石家莊供水有限責任公司）