基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用

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【摘 要】现如今，随着我国科学技术水平的不断创新和发展，在当前的工业制造生产过程中，自动化技术的应用越来越广泛。特别是在机械制造、食品生产、药品生产以及汽车制造等行业出现了大量的自动化生产线。而自动化生产线的自动化过程主要由PLC、变频器、人机界面等完成控制的，其中PLC是自动化生产线中的核心部分。有效利用PLC控制技术，可以对生产线中的外部设备进行准确控制，保证生产效率。同时提高制造企业的生产自动化水平。

【关键词】PLC控制;变频器;自动化生产线;应用

引言

针对自动将PCL技术应用在自动化生产中的方法进行分析，实现控制变頻器的目的。通过阐述自动化生产线分拣单元中的控制系统的组成，对PCL和变频器之间的硬件连接以及模拟量输出的程序进行分析。

1系统组成

从输送单元将工件输送到分拣单元的入料口上的传输带上，当光定传感器在红外线的作用下检测到物料后，经过几秒的时间变频器可以驱动电机进行转动，电机可以对传输带进行驱动，使电机运转。电机带动工件，运转后到达分拣区。这些过程就是自动化生产线的分拣单元在控制要求上。最后再进行检测，经过光纤传感器后，光纤传感器产生作用，达到对原物料的颜色检测的目的;再由金属传感器对物料的材料和质量进行检测，完成前2步检测工作后，物料才能继续向前传输。PLC对变频器的控制作用就是，首先结合物料的属性和特点，在物料对应的料槽位置可以实现传输带停止的目的，在汽缸的作用下可以强制物料推入料槽，当物料被推入汽缸后，汽缸会再次缩回，这整个过程完成以后，就形成了一个工作周期。在这个周期性的工作过程中，触摸屏上的频率输入设定值，实现对变频器的频率设定。传送带的位置控制相对比较复杂，所以为了更加便捷地对位置进行控制，需要采用旋转编码器测量出数据，测量后还要将数据转换为信号再传回PLC，PLC采用计数器对数据进行计算，充分发挥了计数器的作用下，实现计数的目的。PLC在控制变频器的过程中是作为主机发挥作用的，具体的系统组成如图1。它的工作过程就是给变频器发送频率值以及信号信息。变频器的频率是有一定条件的主站通讯触摸屏对变频器的频率给出固定值，然后在PPI通讯工具的作用下，经信号值从主站传输给分拣站PLC。最后经过处理，借助PLC的模拟量输出，实现数据信息传给变频器的模拟量输入端口的目的。

2基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用

2.1PLC程序编制过程

将PLC控制技术应用在自动化生产线过程中，要注意对PLC程序进行准确的编制。在编制PLC程序的过程中，要特别注意PLC模拟量的输出格式。一般情况下，要在S7-200CPU224XP中利用D/A变换的方式将模拟量的频率指令输入到变频器内。这样可以对电机速度进行连续调整，通常情况下，PLC程序的信号格式包括电压以及电流两种。电压的信号范围要控制在0-10V以内，而电流的信号为0-20mA。在PLC中的数字量的量程都为0-32000，主要采用电压信号对PLC程序进行编制。变频器的频率以及PLC模拟量的输出电压关系为正比，模拟量输出是数字量利用的转换器D/A转换的，模拟量和数字量之间的关系也是正比关系。因此，频率以及数字量的关系为正比。在分拣单元工作的过程中，主要利用触摸屏确定变频率的频率给定值，触摸屏以及自动化生产线的主站利用RS485进行通讯，传输地址为VW1002，可以利用RS485通讯口以及PPI的通讯协议传送到分拣站。并且可以在分拣站将频率给定值放在VW1002地址的存储空间中。在PLC程序编制的过程中，要注意变换VW1002的存储频率给定值，然后将其从模拟量的输出端口V、M进行传输，传输到变频器的模拟量输入口的3、4端口中。变频器模拟的输入区域频率为0-50Hz，PLC的对应数字量为0-32000，用16位的地址AQW0完成输出过程。因此，需要将对应的频率组织转换成与之相对应的数字量，将频率的给定值乘以640可以得到数字量。

2.2设置变频器参数

设置变频器参数，例如西门子MM420变频器电机参数设置，参数号设置为P0003，其用户访问级为标准级为一级;参数号P001，快速调试设定为位为1;参数号P0100;设置使用地区为0，0=欧洲，功率以kW表示，频率为50Hz;参数号P0304，电机额定电压380V;参数号P0305，设置电机额定电流为0.18A;P0307电机额定功率为0.03kW。现阶段PLC为了实现控制变频器的目的，除一方面需要硬件接线连接的方式，还要借助变频器的参数设置。所以以数字量控制及模拟量控制这2种控制方式为例，对电表电机参数设置后，还需要设置信号源，以及相应的控制方式等都需要进行设置。

2.3具体操作过程

第一，要编好自动化生产的相关程序，要对控制系统中的各个设备有准确具体的了解以及掌握，这样才能够保证规范操作。除此之外，还要对需要控制的对象有所认识，保证在控制过程中，能够根据生产的具体需求完成操作过程。同时要在控制过程中，对硬件以及安装的软件进行严格仔细的检查，防止出现故障，影响生产线的效率。第二，在具体操作过程中，最好画出控制程序的图纸。在画程序图纸的过程中，要根据PLC控制技术的具体结构以及在控制过程中的运行状态完成设计过程。设计完成之后，还要检查设计好的控制图纸，要保证设计图纸与自动化生产线之间的要求相适应，确保其准确无误后才能够将设备的各个单元进行科学合理的安排和规划。第三，完成设计图纸之后，要由专业的人员根据设计的程序图纸进行程序编写过程，这一步是具体操作过程中的关键环节，不能出现错误，必须保证严格按照程序设计图纸完成程序编写，才能够将PLC控制技术准确的应用在自动化生产线过程中，保证自动化生产线的生产效率，防止出现操作误差。第四，程序编写完成后，要对程序进行确认检查，保证程序编写没有问题。同时，也要对程序运行过程中的具体情况进行检查，防止在运行过程中程序操作出现问题。此外，还要根据程序编写的具体情况完成程序操作说明书，对整个操作过程中应该注意的问题以及容易出现错误的地方进行标注和总结。

结语

利用PLC实现对变频器的控制，一要完成硬件接线或通讯连接，二要对变频器与控制有关的参数进行设置，三是需要根据控制要求对PLC进行编程。这三个方面只要有一个错误，变频器的控制就会出现问题。这里的模拟量输入/输出控制在程序上要进行正确的变换。以上控制，通过在自动化生产线中的实践和检验，证明是可行的，也是比较简单的一种控制方式。

参考文献：

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（作者单位：石家庄供水有限责任公司）