PLC与变频器相结合实现卷扬上料小车自动控制

余 宏

（浙江万马高分子材料有限公司，浙江临安 311305）

1 工作原理概述

卷扬上料系统，是工程中最常用到的一个上料系统，它由料车进行上料。它的料车是长为52 m的轨道。双车上料是其最常采用的上料方式，一根钢丝绳同时连接两部料车（假设两部料车为1#和2#）并将其连接到一个卷扬滚筒上。在料车工作过程中，轻车和重车的下降与上升是同一时刻进行的，这样系统的上料速度就有所提高，料车在工作时，一定要遵守的生产要求，例如在上升或下降时，其速度必须从慢到快、从快再逐渐变慢。

以1#车为例，介绍其上料工作流程：在开动运料皮带之前，料车一定要先下降到底部，这时要将事先准备好的料倒入料车中，在装好后，这时料车会一快一慢的开始上升，这是通过卷扬机进行带动的，并且当其到顶端后开始倒料，这时2#车循环1#车的上一步过程开始装料，这一过程的往复循环就为一个工作周期。工作周期的时间可以通过的具体情况和具体产量自行定义，PLC和主令控制器是调节上料小车的运行的控制器，频率的改变是影响其速度的一个因素，所以变频器控制其速度。PLC会接收到智能主令控制器发送过来的信号，来确定料车的具体位置，上位机再由PLC发送的信号，结合软件编程过程来显示动态情况下的料车的具体情况，这样就能动态的实现对料车工作中的智能控制。

2 控制系统实现

2.1 控制要求

料车在上料的过程中必须严格遵守的生产及工艺方面的要求，尤其是速度方面更加控制严格。

2.2 控制方案

（1）上料车的频率变化是随着其速度的改变而变化的。

（2）改变信号的输出点对于智能主令控制器来说是非常重要的，A-F点即通过一加速、二加速、三加速和一减速、二减速、三减速的情况进行信号输出，变频器会适时的接收由于速度变化带来的信号，然后变频器就开始做出相应的频率改变：在小车上料的工作过程中，由Ⅰ速-Ⅱ速Ⅱ-Ⅲ速再到Ⅱ速-Ⅰ速，最后直到车停下来。

（3）PLC是发送信号的一个中间传送工具，它把信号传递给变频器，Q0.0进行正转，Q0.1进行反转，然后变频器通过其所接收到的信号来对频率进行改变，这时通过抱闸的打开来正式改变信号。主令控制器这时起到重要作用，用小车的已知位置来改变其速度的输出信号，使其能正常改变频率，使得小车的速度也正常，保证工作正常进行。

（4）智能主令控制器可以通过改变其信号输出点来改变料车在运行过程中的运行速度和其特有的模式，不同阶段的一般不同，这样料车在上料及卸料的周期就会发生相应改变，但这一过程必须严格遵守的生产工艺，这样能满足其所有要求。

（5）在启动系统之前必须确认一些条件，如料车到达底部时，会发出很多种信号，只有满足这些情况后，才能保证上料是按照一定的要求通过料车实现上料的。如果不满足，报警信号就会自动响起，来提醒维修人员系统中有故障需要维修。

3 控制系统组成

控制系统的相应技术要求很多，比如说对其处理数据方面、变频控制方面、料车位置显示方面、故障报警方面和模糊控制方面即对料车的运料周期上进行调整方面都有较高的要求，而且在精度方面有更高的要求，因为它具有规模大、控制点相对较多的特点。所以整个控制系统的主要构成包括：智能主令控制器、中央控制器、变频器以及PCL的一些硬件资源。

（1）智能主令控制器。卷扬上料的控制系统中，智能主令控制器起到很重要的作用，其主要的组成包括：现场变送单元、主控单元、连接电缆等一系列的部件。这里以水铁380 m3的卷扬上料系统具体举例说明，它的智能主令就是ZNLK4-1/20，控制它的主要设备是西门子 S7-200 PLC。在现场变送部件方面，连接的时候是通过传动轴连接的，并且将料车的位置信号进行传递，这是通过编码器和电缆实现的，最终到达主控单元，实现最终目的。智能主令控制器是有主控单元和现变送单元共同作用实现的。为了达到准确的控制对料车位置情况，需要传输信号的主令控制器和中央控制器以及变频器信号之间的相互转换。

（2）中央控制器。中央控制器也是控制系统中的重要部分。这里的中央控制器以DCS为例。这个系统是由西门子S7-300 PLC和型号为IPC-6l0的研华工控机组成的。它通过采集、运算、调节相应的信号，具有非常多的特点，既有功能上的也有经济上的：它的模块化、实现分散较简单而且没有排风系统，在经济方面性价比也很高。它的工作原理是中央控制器将信号传递给PCL，PCL作为中间运载体，再将信号输送给智能主令，最终时信号通过编程软件呈现在显示屏上。中央控制器的作用也是与其他两部分相互信号传递实现对料车进行更加直观的监控。

（3）变频器。变频器的工作主要是通过改变其参数的设定来实现控制的，通过频率的改变从而实现对卷扬上料机的速度的改变。A，B是其2个信号输入端口，可以控制其速度，00，01，10，11分别是其能改变上料机特性的4种主要的状态，但实现这种状态的前提是必须达到的生产要求下。在料车上料的工作过程中，为了确保工作进行的安全性，即料车可以在运行过程中停车时较平稳，变频器与电阻的结合能进而实现。变频器参数的具体设定见表1。

表1 变频器参数设定

4 结束语

卷扬上料小车的自动控制系统是现代较为先进的一种控制系统，其具有相当多的技术优势：系统的可靠与稳定性高，具有方便的操作手法、设备质量较好。相对于老式主令控制器来说，其突出的优势就在于故障率较低，不用多次进行维护工作。一快一慢是料车上料时的一大工作特点，这样运行中容易出现的故障例如飞车、掉落轨道等现象就能得到有效的避免，这样不仅能提高工作效率，还能让它的商业价值得到很好的推广和利用。

［1］张燕宾.SPWM变频调速应用技术（第二版）［M］.北京：机械工业出版社，2016.

［2］朱绍祥.可编程序控制器原理与应用［M］.北京：上海交通大学出版社，2016.