传送带速度控制中PCL和变频器的应用分析

贾川

摘 要：随着电机控制及传动技术的不断发展，建立合理而又科学的自动化控制系统是一项亟待解决的课题。本文结合PLC技术及变频器的相关内容，分析了传送带速度控制中PCL和变频器的应用，仅供参考。

关键词：传送带 速度控制 PCL 变频器 应用

一、PLC技术及变频器概述

1.PLC技术

PLC技术指的是可编程控制器。该技术在运行的过程中主要依托于相应编程存储器进行内部程序的存储，并在此基础之上进行用户指令的接受以及引导，实现逻辑运算作业的开展。一般而言，PLC技术在专门的软件系统的框架下能够依据用户发出的各项指令进行“串行”工作。总体而言，该技术在运行的过程中能够借助控制器进行栈指令顺序的排列，并由此进行数据状态的扫描处理，随后再将处理结果转换为控制信号形式进行传递，最后在借助执行结构中的CPU完成程序的循环执行。

2.变频器

变频器是一种可调速装置，具有用途多、可靠性高和节电效果明显的特点，如今已广泛应用于各种马达控制以及冶金、造纸、电子产品装配等生产线上。变频调速是通过改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统的主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，包括如下几项特点：（1）效率高，调速过程中没有附加损耗；（2）应用范围广，可用于笼型异步电动机；（3）调速范围大，特性硬，精度高；（4）技术复杂，造价高，维护检修困难。故异步电机的变频调速方法适用于要求精度高、调速性能较好的场合。

二、变频器、PLC及传送机控制分析

对于现代工业来说，控制领域已经发展到一个技术成熟阶段。比较成熟的产品有单片机和可编程控制器（PLC）。相比之下单片机造价低、串行输出且容易受干扰；PLC造价高、并行输出不易受干扰。目前绝大多数工厂和加工行业在传送工程选用上面，选择稳定并且不易受干扰的器件来控制变频器，因此，在此项设计中选择PLC来控制变频器。在PLC选用中需要重点考虑以下几点要求：PLC的安装环境、CPU的存储容量、扫描周期、干扰、电源模块容量以及PLC保护装置等。

三、传送带速度控制中PCL和变频器的应用

（一）案例一

例如在轿车铝合金轮毂生产厂家，生产车间往往有多条轮毂传送带流水作业，这样既保证了先后工序的顺畅作业，又提高了生产效率。按照生产流程，轮毂经过上道工序流水线处理后，被自控设备转移至下道工序流水线再处理，自动转移设备对两条流水线传送带的速度有严格的同步要求，否则轮毂在两条流水线间的顺畅转移无法完成。传送带的同步控制可通过PLC、变频器及速度检测环节构成速度闭环控制系统，经PID控制作用，在稳定运行状态将传送带间的速度偏差消除为零，实现传送带速度同步控制。

1.PLC控制

为实现两条传送带同步控制，保证速度控制的精度，采用编码器分别检测两条传送带。A线传送带速度由给定信号控制，由A线编码器检测A线传送带速度并反馈给PLC。同样，B线传送带速度由B线编码器检测并反馈给PLC，构成传送带速度闭环控制系统。速度反馈信号是模拟量或脉冲序列信号，PLC通过A/D转换器或高速计数器得出传送带速度相对应的数字信号，和给定信号比较，经PID指令控制，在PID指令中同時赋值给A、B线进行数据处理，输出模拟信号作用于变频器，校正传送带电机速度。稳态时将A、B线传送带速度偏差消除，实现速度完全同步。

2.PI/PID控制

积分调节很少单独应用，通常与比例和微分调节联合使用，组成PI或PID调节器。PID参数是依靠经验及对工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，来调整PID的大小。PLC程序中采用PID指令时，可以采用PI调节器实现，即微分时间设为零。A线传送带和B线传送带的积分时间常数略有差别，以提高响应速度。当通过调节时间常数满足不了控制要求时，依工艺要求可在其中一条传送带增加微分控制环节。

（二）案例二

传统矿井带式输送机启动方式通常为直接启动，电机通过减速机驱动胶带滚筒，带动胶带运转。这种启动方式有如下弊端：（1）电机直接启动，电机启动电流大，约为额定电流的4-7倍。启动过程会造成井下电网的电压波动，间接损害电气设备的绝缘。（2）电机直接启动，电机转速没有平稳过度环节，会对对减速器与转轴产生较大的冲击，这肯定会使机械设备的磨损程度更加的严重。（3）井下煤矿运输过程中胶带经常处于空载或轻载工况，而电机本身通常会有10%-15%的余量，这就造成带式输送机经常处于“大马拉小车”的工况，对电能造成浪费，提高了生产成本。针对以上情况，某矿山机电人员经过详细的研究和讨论，对原有的系统进行优化，最终成功研制并试运了基于PLC和变频器的井下带式输送机的集控系统。该套控制系统通过压力传感原件将胶带负载情况反馈给上位机，同时利用电流互感器检测电机电流，再通过电流传感器将电流信号转化为PLC可读的4-20mA信号，通过胶带压力和电流变化，判断胶带实际工况，并且以S7-300H为核心控制器的集控系统，利用PLC控制变频器，实现输送机的软启动和软停车，同时，在胶带输送中实时改变变频器输出频率。

结语

以上基于PLC与变频技术的传送带控制技术，可以很好的解决传统传送带控制方式的弊端，很好的节约生产成本。只有降低损耗，节能环保，才能创造出一条实现现代化的新途径，这在事实上来说的话也是最明智的选择。如果在大多数的工业工程中使用变频的调速装置的话，这种环保节能的效果将是非常乐观的。

参考文献

[1]雷慧杰，李正斌，张艳伟.PLC和变频器在钢锭自动分拣系统中的应用[J].制造业自动化，2015，v.3702：139-141.

[2]杨轶霞.基于PLC和变频器的中央空调节能控制系统设计[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2015，v.15； No.7402：48-50.

[3]马腾炜，周江伟.基于PLC和变频器的抓斗控制系统设计[J].自动化技术与应用，2015，v.34；No.24410：60-63.