基于PLC的一種超寬范圍調速解決辦法探討

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1 背景介紹

近年來，隨著工業發展對各種機械性能，電控要求和產品質量越來越高，單臺電機的控制已經不能滿足工藝參數的要求。本文遇到的問題為：一個移動平臺有快速運動和慢速運動兩種模式，兩種速度的跨度非常大。慢速工位要求0.1mm/min至5mm/min，快速工位要求200 mm/min至700 mm/min。經研究一臺電機是不能滿足該工況需求，同時面臨兩臺電機又怎樣控制一個輸出，是否能用一臺變頻器控制兩臺電機[1]。

2 機械系統設計

2.1 機械機構組成

系統由機械部分和電氣部分組成。其中機械系統由兩臺同型號同功率電機，兩個不同型號的擺線針減速器，兩個磁粉離合器，兩個聯軸器、一套絲杠和導向滑軌組成。其結構簡圖如圖1所示：

圖1 機械系統結構簡圖

圖2 系統電控原理圖

2.2 機械機構原理

由于兩種工位不會同時工作，本系統最終選擇一個變頻器控制兩臺電機，實現兩種工作狀態。

快速工況：快速慢速轉換開關切換到快速位，快速位磁粉離合器工作，連接輸出軸，按動正轉或者反轉按鈕，快速電機工作，調節調速旋鈕，實現快速工況速度調節。按動停止按鈕，電機停止工作。

慢速工況。快速慢速轉換開關切換到慢速位，慢速位磁粉離合器工作，連接輸出軸，按動正轉或者反轉按鈕，慢速電機工作，調節調速旋鈕，實現慢速工況速度調節。按動停止按鈕，電機停止工作[2]。

3 系統電控系統設計

3.1 系統電氣控制原理

根據機械工作原理，其電控的基本原理如圖2所示。從原理圖可以看出如果采用傳統的接線，會產生大量的工作量，線路也容易出現問題，不便于后期的系統維護。PLC的出現，以可靠的性能，較強的抗干擾能力，擴充方便，組合靈活等特點慢慢替代著傳統的控制電路。系統電控系統由PLC，按鈕，指示燈，接觸器，變頻器組成。

3.2 PLC系統電控設計

一臺變頻器控制兩臺同型號電機。PLC和變頻器通過RS485接口進行通信，通過接觸器的切換將變頻器的輸出分配到快慢電機。在通過輸入到PLC模擬量接口的電壓變化實現兩臺電機的快慢速調節。

4 應用效果與結論

通過現場使用情況，該方法已經解決寬范圍調速的問題。通過使用PLC讓本來龐大的配電柜變得小巧而整齊，后期的維護和檢修也變得更加容易。但是快速和慢速切換的時候需要將電機停止后才能切換到另外一種工況。通過后期對控制系統的改進與提升可以不需停止的實現0.1mm/min至700 mm/min的寬范圍調速。