Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ・自动化控制 变频器和ＰＬＣ在传送带多种速度控制中的应用 文／李玉琴 １系统硬件开发 随着社会经济的迅速发展， 科学技术水平明显提高，工业自 动化步伐明显加快。生产流水线 在越来越多的生产企业及制造业 中应用。对此，本文就变频器在 ＰＬＣ传送带多种速度控制中的应用 进行简单的分析与思考，并提出 些可供参考的建议与措施。 一如叶片泵等 １．１＿３变频器匹配 变频器匹配主要是指变频器同负载的匹 １．１变频器的选择 变频器主要是通过利用电力半导体器件 配问题，主要有电压匹配、电流匹配与转矩匹 配三个方面。 的通断作用将工频电源转换为另一频率电源的 一类电控制装置，在传送带多种速度控制中的 １．２变频器参数设置 众所周知，变频器所需设定的参数较多， 且每一参数均有自身的选择范围。如果说在使 用当中由于少数参数设置不当，那么很可能会 应用上所采用的变频器主要是交一直一交方式， 首先将工频电源转换为直流电源，然后再通过 变频器将直流电源转换为电流、电压、频率可 控的交流电源，通常变频器的电路由整流、直 【关键词】变频器ＰＬＣ传送带多种速度控制 流、控制和逆变四个构成部分共同组成。在 造成变频器无法正常工作。其中控制方式参数 进行变频器选型时应该注意以下几个方面的内 主要是指速度控制、ＰＩＤ控制、转矩控制等， 容： 由于流水线在具体的工作当中要求皮带 传送有各种速度变化，传统的变速电机已经无 １．１．１变频器目的 在采取控制措施之后务必要紧密结合控制精度 对其进行动态或静态辨识；最低运行频率是指 电机正常运行环境下的最小转速，一般而言， 电机在低转速状态下运行时散热性能并不良 即变频器是否能够实现恒流控制与恒压 法满足当前形式的生产要求了，但ＰＬＣ和变 频器则有效克服了传统电机的缺点。因此，本 文通过结合变频器、ＰＬＣ优点设计出一套基于 控制，确保传送带多种速度控制的稳定性。 １．１．２变频器负载 好，很有可能发生电缆发热烧毁的问题；同最 低运行频率相比较而言，最高运行频率是指电 够达４００ＨＺ，长时间超负荷高速运转，电机转 即变频器负载的性能曲线是否达标，由 送带上应用的方式方法，所以要对此加以注意， 二者共同控制的多速电动机，使其符合实际的 现实需要。 于性能曲线实际上决定了变频器在多种速度传 机超额定转速运行，一般变频器的最大频率能 ＜＜上接２５８页 际有功功率输入采样信号和指令信号的偏差在 工程师站的组态中增加采样速率变化限幅，限 制在１８０ＭＷ／ｍｉｎ（３０ｍｗ／ｓ）的幅值变化，同 时增加采样时间宽度以避开信号的突变值。经 的有效期使用范围）； （２）在变送器输出至ＥＣＳ控制系统Ａ／ Ｄ转换板卡处串接一块５位半的标准数字电压 表； 同步显示的历史数据，交流电流显示有明显的 突变值，显示１５０．７Ａ，１８９ｍｓ。通过响应时间 试验，说明变送器在接收输出突变值时能在规 程规定的时间内做出相应的输出反应。 （３）根据一次电压、电流变比和变送 由于是对变送器现场工作情况的了解和 新设备的调试，所以只作示值的测试。 从各试验数据与试验室试验结果比较可 得：变送器现场误差测试，在允许参比条件范 围的环境中，其误差基本上不受影响，但可以 排查测量设备的多方面影响量的故障。 过以上处理后机组没有再出现有功功率波动情 况，有功功率输出至自动装置值正常。 ２做电测量变送器现场校准实验 在３００ｍｗ机组４００Ｖ开关室内对项轴油 泵电机电流变送器进行校准，在前面运行过程 器输出值，对应计算出ＣＲＴ应显示的数值与 ＣＲＴ实际显示值比较，判断Ａ／Ｄ转换ＡＩ板卡 的转换准确性。这也实现了对ＡＩ板卡数字转 换的又一次校准。 ２．２现场试验接线原理图 如图２所示。 ２．３现场试验数据 中出现ＣＲＴ显示值跳变波动，随后变成坏点显 示现象进行现场测试。经脱开ＣＴ二次回路和 变送器输出至ＡＩ卡信号电缆后检查发现，电 量变送器输出正常，测输出至ＡＩ板卡信号电 缆有７５Ｖ左右的交流电压。经热工人员检查 ３结论 电流变送器的试验方法也可运用到其他 电测变送器及压力、温度变送器等其他模拟量 信号中，将数据源的实验室数据与控制系统中 的数据进行比对找出偏差并进行校准。通过对 自动控制系统中的模拟量进行现场试验及数据 准确性分析，可避免因整套检测设备在模拟量 经过三次转换过程中出现问题，以及变送器在 现场环境下的误差改变情况。充分利用自动控 制系统中模拟量的越限报警、历史数据查询等 电流变送器参数型号： 等级指数：０．５级输入：ＡＣ ５Ａ ５０Ｈｚ 输出：ＤＣ ４－２０ｍＡＪ０—５Ａ辅助电源：ＡＣ ２２０Ｖ 一为ＡＩ板卡被烧坏，因信号电缆受外界干扰产 生交流电压，使用板卡输出错误。断开电缆对 地测量，电压消失，再重新接入又有７５Ｖ电压， 为消除输出量在传输中受一次设备的交流量干 扰，进行下列试验，通过试验，将故障消除在 萌芽中。 次倍率：１５０Ａ／５Ａ 如表１所示。 ２．４电流变送器响应时间的现场试验 ２．１现场试验方法 功能，保证了整个控制系统的正常运作。 （１）在变送器端子接线处接入０．０５级便 携式电测量变送器校验标准装置，（使用的０．０５ 级便携式电测量变送器校验装置必须是在合格 按照上述电流变送器的接线原理，继续做 电流变送器的响应时间的现场试验标准装置 作者单位 自动输出变送器满量程一阶跃值，测得上响时 皖能铜陵发电有限公司 安徽省铜陵市 。７ｍｓ，这时查看ＣＲＴ 问１７８２ｍｓ，下晌时间１８５．．２４４Ｏ０Ｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・２５９ 自动化控制・Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏ 表ｌ：Ｄ８１２０设置 于三菱ＰＬＣＦＸ系列进行通信功能拓展时必须 要对通信格式进行设置，其中主要包括数据长 Ｂ３ ｌｌ ＢｌＳ Ｂ１４ Ｂｌ３ Ｂｌ２ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｂｌｌ ０ Ｂｌ０ 聃 Ｏ Ｏ Ｂ８ ０ Ｂ７ Ｂ６ ＢＳ ｌＢ４ ｌ Ｏ Ｏ ｌ Ｂ２ Ｂｌ Ｂ０ ｌ ｌ ｌ 度、数据格式、波特率、奇偶校验等方面，具 体设置表如表１所示，各数据修改、设定之后 重启ＰＬＣ。 璇｜鞫 链刑ＩｔＳ搬 掰 撩牧 橼 滗越 缀 潍酶 麟 静Ｉ 键 ｌ９２００ｂｉｔ／ｓ ２貔修 椭黢 ｌ 秘 ８钕 黻粼 在对上述系统做出总体分析与参数设定 之后，最后可直接建立变频器与ＰＬＣ在传送 带多种速度控制。其中主要包含有变频器模块、 子是否能够承担其离心力尤为关键，否则将会 可。在控制功能选择的问题上必须要根据具体 ＰＬＣ模块、电动机、传送带、编程器等等。对 导致故障的发生；变频器参数设置当中要引起 应用环境及设计要求予以确定。 注意的是载波频率，弱载波频率设置值越高， １．４通信系统硬件组成 那么其高次谐波分量越大，从而也引起电缆、 电机、变频器发热，因此要结合具体的运行环 一般的，在工业自动化控制系统当中，应 境合理设置；电机参数其中主要包含功率、电 用最为广泛的便是变频器与ＰＬＣ的组合应用， 压、电流、频率、转速等，一般在电机铭牌上 在这一大环境下从而也出现了各式各样的ＰＬＣ 可以直接获取此类信息；跳频是指变频器在正 控制变频器方法。例如通过ＲＳ一４８５通讯方式 常的运行过程当中可能会在某一频率点上出现 实现ＰＬＣ控制的方案目前已经在多种速度传 共振，这一现象大多出现在装置较高的位置上， 送带上得到应用，其原因就在于不仅成本较低， 要注意避免。 而且具有极强的抗干扰能力与传输速度。ＲＳ一 １．３选择ＰＬＣ ４８５的安装仅仅需要在ＰＬＣ主机上装设通讯板 及通讯模块、然后再于ＰＬＣ面板下嵌入功能 ｌ－３．１输入输出点数估算 扩展存储和编写基础了ＰＬＣ梯形图，即可实 在估算输入输出点数时要对余量进行充 现ＲＳ－４８５通讯方式控制下的８台变频器参数 分考虑，一般通过结合所统计的输入输出点数、 读取、录入、变频、监视、控制，通讯距离可 １５％左右的余量之后所做出了输入输出点数估 达４００米。 算数据才是较为合理的。尤其是在具体的应用 过程当中，务必要严格依照ＰＬＣ厂商的产品 ２系统调试及实现 特点，对输入输出点数圆整处理。 ２．１系统调试 １－３．２存储器容量的估算 存储容量主要是指可编程序控制器自身 ＰＬＣ在工作方式上同通用微机相比有一 所提供的硬件存储单元大小，而程序容量则是 定的区别，因此也不难知道ＰＬＣ设计自动控 存储器中用户应用项目使用的存数单元容量， 制系统同通用微机控制系统的差异，所以为了 因此一般情况下程序容量是远远小于存储器容 确保ＰＬＣ自动控制系统能够正常、高效、稳 量的。在前期设计阶段，由于还未编制用户应 定运行，那么就必须要紧密结合其特点对其设 用程序，因此具体的程序容量也是不可知的， 计。需要注意的是，ＰＬＣ自动控制系统不同于 只有在设计工作完成之后才能够得出较为准确 继电器控制系统，二者在某种程度上有着本质 的数据。但是为了设计的合理性与应用的文额 区别，因此在设计ＰＬＣ时必须要将硬软件分 定性，那么在设计之初就应该对其进行大致估 开设计。 算，具体的估算方法通常用存储器容量估算替 ２．２系统的实现 代。 １＿３＿３控制功能的选择 以三菱变频器为例，首先对三菱变频器 控制功能选择主要涵盖了运算功能、通 进行参数设置，即ＰＬＣ与变频器之间相互通 信功能、处理速度、控制功能和编程功能等方 信，其中通信规格必须要高于变频器初始化设 面。运算功能主要是指ＰＬＣ中的逻辑运算、 置值，如果没有进行正确的数值设定，那么数 代数运算、数据比较、技术、ＰＩＤ运算等高级 据将无法完成传输工作。其次，对Ｐｒ．１２２号参 运算功能；通信功能主要是指ＰＬＣ在传送带 数进行设置时其参数必须为９９９９，否则当通 多种速度控制中的应用现场时支持彼岸准通信 信结束后通信互检变频器会发出报警信号；而 协议与工行管理网的连接互通；控制功能主要 Ｐｒ７９号参数只需将其设为１即可，即为简单 有ＰＩＤ控制运算、前馈补偿控制运算、比值控 的ＰＵ操作模式。 制运算等；编程功能主要是指离线编程方式， 然后再对变频器进行复位操作，确保 即ＰＬＣ和编程器共用一个公用ＣＰＵ，在具体 所设置的参数在启动后生效，正常运转。 的编程环境中ＣＰＵ只需要负责对编程器提供 最后再对三类ＰＬＣ进行设置，通信格式以 服务，在完成编程操作之后切换至运行模式即 Ｄ８１２０＝Ｈ００９Ｆ为准。此外需要注意的是，对 ２６０・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 上述元件必须要进行细致缜密的布置、安装、 互通、传输、调试等，最后再根据实际工作环 境编制相应的工作程序并传送至ＰＬＣ加以调 试、运行，实现变频器和ＰＬＣ在传送带多种 速度控制中的应用。在所有硬件安装完毕、软 件程序安装完毕、参数设置完毕之后，输入程 序进行调试。 系统显示同上述要求比基本一直，但考虑 到变频器本身就存在一定的系统误差，且ＰＬＣ 程序在具体的运行当中存有滞后性，引起系统 运行误差处于合理范围，系统成功实现在传送 带多种速度控制中的应用。 ３结语 本文首先对变频器和ＰＬＣ的工作原理及 特点进行了深入的分析，并机一部讨论了变频 器的顺序控制设计法，同时对变频器与ＰＬＣ 在传送带多种速度控制中应用的关键技术进行 了重点研究，并详细编写相关的程序应用软件、 通信参数、各硬件问相互通信，且让电动机实 现多种速度转换的具体要求，确保传送带在具 体的工作环境当中能够根据生产需要自行设置 速度，提高生产效率及水平。 参考文献 ［１］邢瑞川．多线程技术在数据采集中的应用 ［Ｊ］．包头钢铁学院学报，２００１（０２）． ［２】刘东华．多线程中实现ＭＦＣ成员函数的调 用［Ｊ］．电脑编程技巧与维护，２ ００３（０３）． ［３】张雪平．基于模糊控制的ＰＬＣ在温度控制 中的应用［Ｊ】．电气传动，２００５（０８）． ［４】朱世钊．电机调速系统的最优ＰＩＤ控 制参数方法［Ｊ］．桂林电子科技大学学 报，２００９（０１）． 作者简介 李玉琴（１９８ ３－），女，河南省平项山市人。 大学本科学历 现为广西城市职业学院讲师。 研究方向为电气工程。 作者单位 广西城市职业学院 广西壮族自治区扶绥县 ５ ３２１００
