变频器在动态电子皮带秤中的应用
2016-03-31赵宗儒
赵宗儒
摘 要：文章以西门子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型变频器为例，介绍变频器在动态电子皮带秤流量控制中的应用。
关键词：变频器；电子皮带秤；流量控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0056-02
1 概 述
动态电子皮带秤可对散状固体物料在输送过程中进行称重，实现对瞬时流量和累计流量的测量，并进行流量控制。在进行流量控制过程中，系统将瞬时流量与设定流量做比较，进行PID运算，运算结果信号输送给变频器以调整其输出频率，进而改变输送带电机转速实现对物料流量的控制。本文以以西门子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型变频器为例，介绍变频器在动态电子皮带秤流量控制中的应用。
2 应用案例
2.1 工作原理
某企业所使用的动态电子皮带秤结构及控制、监控系统，如图1所示。
当物料通过秤架时，秤重装置（7）中的重量传感器（2）形成mV级的物料重量信号，经过放大器（1）处理后输出0-10V电压信号P，PLC中的模拟量输入模块从放大器接收到该信号，对其进行A/D转换，形成数字重量信号Mp。通过PLC中的计数模块，可从安装于输送带电机（5）尾部的旋转编码器（6）获取输送带运行速度的脉冲电压信号，经过处理、计算可得出输送带运行速度Mv。对电子皮带秤进行实物标定时，可对流量系数Km进行校准。
根据Mp、Mv、Km的实际值，可得出实际流量
Qn=Mp×Mv×Km。
在该套系统中，系统对实际流量Qn进行三方面处理：
①直接显示Qn；
②对Qn做积分运算，得出物料通过电子皮带秤的累积重量，并显示该数据；
③与设定流量Qp作比对，进行PID运算，并将输出信号通过模拟量输出模块的D/A转换后传递给输送带电机变频器，以改变输送带电机转速进而实现对物料流量的控制。
通过上文的描述得出，因为Mp取决于实际物料重量，Km为常数，所以物料流量的控制在于调整Mv，故PLC对输送带电机变频器的控制是稳定流量的关键。
2.2 控制系统
2.2.1 PLC组态
打开STEP7软件，新建项目-插入SIMATIC 300站点，组态形式见表1。
2.2.2 电路图
数字量输入输出模块及变频器接线，如图2、图3所示。
电子皮带秤在自动运行模式下，数字量输出点12为继电器KA2线圈（13，14）提供电流，继电器KA2的常开触点（5，9）闭合以保持变频器启动信号有效。当物料通过电子皮带秤时，系统为控制物料流量而进行PID运算，模拟量输出模块将运算结果转换为0～10 V的电压信号传输给变频器的53端子以进行频率调整，进而控制输送带电机的转速。
电子皮带秤在应急手动运行模式下，继电器KA1线圈（13，14）得电，继电器KA1常开触点（5，9）（8，12）闭合，常闭触点（1，9）（4，12）断开，致使变频器运行频率不再由PID运算结果信号进行控制，而是由旋钮式电位器RP1通过调整端子50的输出电压进行频率调节。
在禁控模式下，数字量输出点13为继电器KA3线圈（13，14）提供电流，继电器KA3的常闭触点（1，9）断开，变频器启动信号无法保持，致使输送带电机不运行。
2.3 变频器参数设置
2.3.1 电机相关参数设置
按下[QUICK MENU]键，参照电机铭牌，对以下参数进行设置：
①参数102：电机额定功率；
②参数103：电机额定电压；
③参数104：电机额定频率；
④参数105：电机额定电流；
⑤参数106：电机额定转速。
2.3.2 控制参数设置
同时按下[QUICK MENU]+[+]键，对以下参数进行设置：
①参数002本机/远程操作=远程操作[0]：通过控制端子及变频器面板按键控制变频器；
②参数017跳闸的本地复位=有效[1]：变频器出现故障时，可通过面板上的复位键进行复位；
③参数201频率输出下限=0，参数202频率输出上限=50：限定变频器输出频率范围；
④参数302数字输入=启动[7]：使用端子18作为启动信号输入点；
⑤参数304数字输入=无作用[0]：给端子27输入信号无实际作用；
⑥参数308模拟输入=参考值[1]，参数309端子53最小标度=0 V，参数310端子53最大标度=10 V：使用电压值为0～10 V的模拟量信号进行频率调节。
2.4 程序编写
调用FB41功能块，实现流量控制PID运算并进行输送带电机变频器的频率调整。相关参数设定值，见表2。表中未涉及参数值为空，即采用默认值。
3 结 语
通过上述程序编写、系统组态及参数设置，可实现PLC对输送带变频器频率的调整，进而实现电子皮带秤对物料流量的控制。
参考文献：
[1] 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2] 王占奎.交流变频调速应用例集[M].北京：科学出版社，1995.
