PLC在定量调速输送装置中的应用

鲁小胜+贺丽平+马凯+金涛

摘要：针对工业生产中需对块状或散状物料，进行一定距离或角度的定量调速输送，就需要在原基础上改进和提高输送装置的工艺与控制部件。本文对PLC定量调速输送装置模型进行一定的结构处理与参数调整，便能应用于企业，使其取得一定的经济效益和节能效果。

Abstract： Because the bulk materials need the quantitative speed transfer of a certain distance or angle in the industrial production， the original process and control unit for conveying device need to be improved. This paper carries out the structural treatment and parameter adjustment for the model of PLC quantitative speed transmission device to make it can be applied to the enterprise and obtain certain economic efficiency and energy saving effect.

关键词：变频器；PLC；定量输送；调速

Key words： frequency transformer；PLC；quantitative transmission；speed regulation

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0139-02

0 引言

随着PLC与变频器技术在现代化与智能化等控制领域，得到越来越多的应用与发展，为了不断提高企业的生产效率和节能减排效果，进一步提高企业生产过程自动化的水平与程度，以及精确与正确的生产控制。这就需要在输送装置中使用模拟量信号，并通过A/D功能模块对该信号进行快速有效的采集、处理与输出，从而满足或达到新工艺所规定的技术要求。

1 应用背景

随着新能源及低炭节能技术在各行业得到不断的开发与越来越多的应用，特别是给使用这一技术的生产型企业带来了明显的经济效益，其趋势将在所有企业中应用，因此在这个基础上，对本市某企业块状物料输送装置即单斗式提升机的工作情况进行了解与分析后，提出了改进方案，即将PLC、变频器、触摸屏、A/D类功能模块等控制元件在装置中进行组合使用，使得该装置具有物料输送连续性强，输送的速度与高度可调节，泄漏量小，安全可靠性高等特点，在定量输送过程中极大地降低了电动机的运行时间和对电能的消耗，从而满足企业自动化生产与高精度加工的需求，同时达到安全、可靠、高效与节能等方面的要求。

2 应用理念

本次研发的装置模型，将平滑皮带改成了闭式结构，减少了物料输送中的散落或堆压，并通过料仓中物料重量的大小自动调节皮带的送料速度，即加速或减速，当物料重量达到设定量时，皮带停止运行不再送料，从而保证每次生产所需的物料一样重，这就极大地降低了对物料的浪费与生产成本，提高了控制精度与经济效益。

当定量物料完全送入料仓后，可对物料进行二次处理，如配比混装、恒压、恒温、恒湿等各类处理，从而满足企业对物料的多种加工需求，极大地提高了装置的加工功能与领域。

3 PLC的应用

因本装置模型节约的能量主要是电能，因此在采用了PLC与变频器等技术的基础上，还选用配合精密的机械传动部件，来降低各运动部件之间的摩擦阻力和磨损，具体应用如下。

根据PLC在该装置中的应用思路和装置的工作过程与控制要求，以及所选用的各类器件，完成对该装置结构框图的设定，即硬件之间的组合与连接过程的设定，具体设定见图1所示，图中PLC主要实现对在本装置的整体控制，最终实现对物料的变速输送与恒温处理。

3.1 PLC与装置I/O口设定

通过对该装置控制要求的分析与工艺过程的了解，以及本装置工作过程中所需的I/O元件，完成其与PLC的I/O端口设定，具体设定与分配的器件端口见表1所示。

3.2 PLC应用程序编写

①根据装置控制要求，完成其PLC控制程序的编写，实现物料输送的PLC部分应用程序见图2所示，图中Y7表示电动机工作的控制信号，Y1，Y2，Y3分别表示变频器控制电动机实行低速、快速、慢速的控制信号，Y6表示物料达到设定值的控制信号[1]。

②物料恒温控制的部分程序见图3所示，图中D1中的数据如在370-390之间则表示实现恒温控制，如小于370则SET Y013，表示对物料开始加热，如大于390则RST Y013，表示对物料停止加热，本程序中具体温度数值的大小可以根据实际的温控需要来设定。

3.3 装置的安装

根据装置结构框图以及各元件之间的配合要求，对其进行合理与正确安装，具体装置外观见图4、5所示。图4为装置的控制器件，主要有PLC、变频器、A/D信号转换模块与相关的电器元件组合而成，图5为皮带输送部件与料仓，主要有电动机、带轮、皮带与相关的机械元件组合而成，另外在料仓低部安装了重量传感器，料仓内部安装了加热器与温度传感器，实现对物料重量与温度检测和控制。

3.4 PLC的应用实现

通过正确设置装置器件之间的通讯参数，将控制程序写入到PLC中，将PLC设置为运行模式，开始对装置进行运行与调试，具体过程如下。按下启动按钮，装置开始工作，因料仓中物料重量小于1kg，电动机低速运行频率为20Hz，皮带速度为低速，运行效果通过变频器来实现[2]；当物料的重量增加到在大于1kg小于5kg之间时，为了提高生产效率，电动机快速运行频率上升到40Hz，皮带速度上升为高速；当物料的重量大于5kg，为了实现物料输送的精准性，电动机慢速运行频率下降到6Hz，皮带由高速变为慢速，当料仓中的物料重量达到设定重量时，电动机则停止运行频率为0Hz；另外当料仓中的物料重量大于1kg后，加热器开始工作，给连续送入的物料进行均匀加热，最后实现恒温控制，加热效果见图6所示，即当物料的温度小于37度时开始加热，加热温度达到39度时停止加热，让物料的温度基本保持在38度左右，当然根据实际需要，温度恒定值的范围还可以继续调小与设定。

根据调试结果，可知本装置模型能较好地满足预期的设计要求，能够实现对各类散状物料的额定重量的变速输送与和恒温控制处理。另外在本装置中使用了触摸屏技术，在触摸屏上绘制相应的控制界面与对应器件参数的设置[3]，根据实际情况对装置运行的工作参数进行在线修改，直接调整电动机的运行频率与物料的加热温度，通过控制界面将其参数值实时的显示出来，实现对装置运行过程数字化与可视化的控制，满足实际生产的控制要求。

4 结论

通过PLC在本装置上的应用，较好地实现了对物料定量调速输送过程的控制，满足了实际生产所需的功能，在整个运行调试过程中也遇到了一些问题与困难，通过集体研究与进一步的参数修改和运行，解决了这些问题；采用闭式皮带输送物料具有较高的输送效率与安全性，并完全弥补了单斗提升机回程不做功的问题，且输送的角度可调节。将本装置的输送与控制系统根据实际生产的要求做适当改进，便能应用于企业，帮助其取得良好的经济效益与节能效果。

参考文献：

[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]三菱通用变频器FR-E700使用手册.

[3]薛迎成.PLC与触摸屏控制技术[M].北京：中国电力出版社，2008.