变频器和PLC在传送带多种速度控制中的应用

邱宜天,胡书华（江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂,江苏 徐州 221000）



变频器和PLC在传送带多种速度控制中的应用

邱宜天,胡书华
（江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂,江苏 徐州 221000）

摘 要：当前，大多数商品都利用流水线生产，采取自动化控制的手段，商品生产的速度明显加快。对此，本文主要探讨了变频器与PLC在传送带多种速度控制中的应用详情，并提出一些可供参考的建议。

关键词：变频器；PLC；传送带；多种速度控制

在工业流水线生产车间中，由于生产的需要，要求传送带具备多种速度变化的能力。随着工业生产需求与企业盈利需求的提升，传统的变速电机已经不能满足现代化生产的需求，而变频器与PLC的出现正好弥补了这个空缺，有效克服了传统电机变速控制缓慢的缺点，基于两者设计的多速电动机，符合现实工业生产的需求。

1 变频器与PLC在流水线生产中的作用

传送带作为现代工业生产中常见的电力输送工具，要求生产过程中能够自我调整运作状态，既检测到有物料需要传输时传送带能够立即启动，当物料运输到出口后能够准确停止，期间传送带还需要根据生产的需求以各种速度运行，并做到稳定停车。传统的电机控制传送带速度中，传送带在变速时经常会出现碰撞的情况，因此不能保证多种速度切换的平稳性，对产品会造成一定的损害。而现代PLC控制系统则适用于各种普通的电机，以计算机为基础，辅助生产设备完成电动机对速度的改变，变频器则主要使电动机速度发生变化，由于其精度高、稳定性好，能够确保变速过程安全可靠。在工业生产中，将变频器与PLC两者相结合，能够充分发挥两者的优点，既将PLC程序中所需的各种速度变化输出至变频器，然后由变频器对电机进行迅速、可靠的速度控制，解决传统电动机速度单一与启动延迟的问题。变频器与PLC的连接主要靠数据通讯线连接起来，其中RS-485是比较稳定且高效的通讯协议，具有抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远与造价低等优点。实际使用中，只需计算出PLC所需要的多种速度大小、对应的时间与变频器的频率控制就能准确的对传送带的速度进行稳定变换。

2 系统的硬件开发

2.1 变频器的选择

变频器的主体构成部件为电力半导体，利用半导体的通断作用，能够将工频电源转变为另一频率的电源，在控制传送到速度上，变频器的电力交换方式为交-直-交的方式（图1），首先将工频电源转变为直流电源，然后通过变频器的作用将直流电源转变为电压、频率、电流可变的交流电源，通过变频器控制整流、直流、逆变等控制过程。

图1 变频器的基本框架

在进行变频器的选择时还应注意以下几个方面的内容：

（1）变频器的目的。变频器能够实现恒流控制与恒压控制，使得传送带多种变速的稳定。

（2）变频器负载。变频器负载曲线能够达到工业生产的标准，因为变频器性能曲线的不同决定了其在传送带多种速度变换中的不同应用方式，所以要非常重视。

（3）变频器匹配。主要是变频器要与工业生产需求相匹配，与企业接入电网的电压与电流相匹配，主要分为电流、电压、转矩三个匹配方面。

2.2 变频器的参数设置

变频器在使用时需要设定的参数较多，而每一项参数的设置都必须保证准确无误，因为变频器参数之间的联系较紧密，如果少数参数设置不当，可能造成变频器无法正常工作。在变频器的参数控制中，几个重要的参数设置包括速度控制、PID控制、转矩控制等。对于速度控制，变频器应设置好最低运行频率具体数值，保证电机在最小转速情况下能够稳定运行。通常而言，电机在低速状态下的散热性能不佳，可能出现电缆烧毁的情况；同样，与最低运行频率相比，电机的最高运行频率指电机超出额定的速度运行，长时间的超速运行对电机会造成损害，而通过变频器设置好最小运行频率与最高运行频率范围，能够保证电机在规定范围内运作。

2.3 PLC的选择

（1）输入与输出点数估算。在估算输出与输入点数时要对余量进行考虑，通常是将统计得出的输出与输入点数加上15%的输入与输出余量作为最终数据，尤其是在实际运用中，点数的估算应结合厂商生产的要求。

（2）控制器功能的选择。PLC系统控制功能包含运算、通信、处理速度与编程等方面。运算功能使用逻辑算法、代数运算、数据比较技术；通信功能主要是将系统的速度传输到变频器中；编程功能指离线编程方式，既PLC与编程器共用CPU，在编程环境中CPU只需提供操作的环境，完成编程后切换成实际运行模式即可。

3 系统调试与实现

3.1 系统调试

PLC控制系统与微机操作系统存在一定的差异，但两者相同的是在实际使用时都必须进行调试，主要是为了保证系统的正常、高效、稳定运行。调试中，需注意的是，PLC自动控制系统与继电器控制系统不同，因此在具体设计时应将软硬件分开进行调试组装。

3.2 系统的实现

以三菱变频器为例，首先对变频器的频率进行设置，实现PLC与变频器的通讯连接，通信的规格必须高于变频器的初始设置参数；其次，参数设置时将变频器参数设置为9999，否则通信结束后互检变频器会发出报警信号；然后对变频器进行复位操作，保证参数设置完成并在启动后生效，正常运转，与PLC进行通信连接，需要注意的是，三菱系统在进行通信功能时必须设置通信格式，包括数据传输长度、数据传输格式、传输波特率等，设置完成后重启PLC自动控制系统。

4 结语

现代工业生产中，PLC控制系统与变频器的有效结合使得电动机速度控制变得简单易操作，同时大大提高了系统运行的稳定性，具有鲜明的现代技术特点，用两者组建的传送带多种速度控制系统，可以大大提高企业的生产效率，降低生产成本，对企业的发展具有重要意义。

参考文献：

［1］汪涛.PLC在饮料包装自动化控制中的应用及前景［J］.中小企业管理与科技（上旬刊）,2010（10）：281-282.

［2］耿雯,李娟玲.PLC在小型输送机变频调速系统中的应用［J］.江苏农业科学,2013（01）：370-371.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.040