孫錫保

摘 要：經(jīng)過多年教學(xué)實驗，并與同事反復(fù)探討，研究PLC+變頻器控制異步電機(jī)實現(xiàn)定位功能。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；皮帶輸送機(jī)構(gòu)；物料定位；輸入輸出地址；梯形圖

今天PLC與變頻器的飛速發(fā)展，推動了異步電動機(jī)調(diào)速應(yīng)用迅速推廣。PLC、變頻器和異步電機(jī)組合可以減少機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，控制設(shè)備的加減速、 多段速運(yùn)行，降低設(shè)備的轉(zhuǎn)動慣性，減少設(shè)備磨損程度，延長其使用壽命；而較少應(yīng)用于精確定位場合，原因是變頻器采用的是開環(huán)控制，未能有效收集處理反饋信號。在精確定位場合更多使用步進(jìn)與伺服控制，步進(jìn)控制應(yīng)用于小慣量、 低負(fù)載場合，伺服應(yīng)用于大慣量、高負(fù)載場合。 采用伺服控制可實現(xiàn)最好的控制精度，但其價格高昂而限制其廣泛應(yīng)用。

THJDQG-1型生產(chǎn)線是天煌教儀為職業(yè)教育培訓(xùn)研制的通用性模擬生產(chǎn)線設(shè)備，可以滿足實訓(xùn)教學(xué)或技能競賽需求，由皮帶輸送機(jī)構(gòu)、PLC、變頻器、觸摸屏以及上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手和分類倉儲組成，它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場的基礎(chǔ)上又針對教學(xué)實驗實訓(xùn)進(jìn)行了專門設(shè)計，適合機(jī)電一體化、電氣自動化等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)、培訓(xùn)和競賽，并且是多省市維修電工職工技術(shù)運(yùn)動會考核設(shè)備，我院2010年采購2臺此設(shè)備，并參加河南省第三屆職工競賽。

圖1是皮帶輸送機(jī)構(gòu)，主要完成傳感器的檢測和物料的傳送，能將工件由A工位經(jīng)皮帶輸送線運(yùn)到B工位， 由皮帶輸送線、三相異步電動機(jī)（由變頻器控制）、編碼器以及電容傳感器、電感傳感器、色標(biāo)傳感器等組成。

當(dāng)物料被推料氣缸推到A工位后，PLC啟動變頻器，三相交流異步電機(jī)以30Hz的頻率運(yùn)行，皮帶開始輸送物料。物料分別經(jīng)過三個分類傳感器檢測后，物料最終被傳送到終點B工位時，變頻器停止運(yùn)行，傳送帶停止工作。普通技能訓(xùn)練可以通過擋板將工件停下，只要到位即可，河南省第三屆職工競賽維修電工試題將擋板卸下，要求通過程序?qū)⒐ぜ_停在B工位，即搬運(yùn)機(jī)械手下方，便于搬運(yùn)機(jī)械手抓取，如果定位不準(zhǔn)確，機(jī)械手會撞在工件上，導(dǎo)致考試失敗。經(jīng)過與同事反復(fù)交流探討以及近幾年變頻器實訓(xùn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，PLC+變頻器控制異步電機(jī)可以實現(xiàn)定位功能，本文結(jié)合皮帶輸送機(jī)構(gòu)的工作狀況，探討采用以上組合來實現(xiàn)精確定位控制的方法，以快速培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的機(jī)電一體化高技能人才。

設(shè)計思路：利用觸摸屏上的減速位置數(shù)值輸入和停止位置數(shù)值輸入，分別設(shè)定PLC數(shù)據(jù)寄存器D200數(shù)值和D201數(shù)值，進(jìn)而設(shè)定工件移動位移，其中D200≈0.9 * D201；將硬件旋轉(zhuǎn)編碼器串接在三相異步電動機(jī)并與電動機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)信號轉(zhuǎn)換成脈沖輸出到PLC，構(gòu)成閉環(huán)控制；接著PLC收集從旋轉(zhuǎn)編碼器傳送回的脈沖信號與位移轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量進(jìn)行比較，當(dāng) C235脈沖數(shù)= D200數(shù)字量處進(jìn)行減速，在C235脈沖數(shù)= D201數(shù)字量處將停止，控制變頻器的減速與停止?fàn)顟B(tài)，變頻器外加制動電阻提供能耗制動。

首先 完成輸入輸出地址的分配

其次 完成PLC外部接線圖設(shè)計

PLC設(shè)置：利用脈沖端口接收脈沖信號，其他輸入端口作為接收普通開關(guān)信號輸入，輸出為開關(guān)信號；變頻器設(shè)置：設(shè)多段運(yùn)行方式，分別設(shè)置加減速。如圖2所示：

按照接線圖完成PLC與變頻器之間的接線，認(rèn)真檢查，確保正確無誤。通過計算機(jī)編輯梯形圖，使用SC-09通訊編程電纜將下載程序至 PLC中，進(jìn)行物料定位程序調(diào)試，通過監(jiān)控觀察觸點、線圈動作情況。通過物料在皮帶輸送線上長期試驗，其結(jié)果運(yùn)行穩(wěn)定，表明PLC+普通變頻器可以實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

參考文獻(xiàn)

[1]FX1S1N2N2NC 編程手冊 .2004

[2]THJDQG-1型光機(jī)電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)實訓(xùn)指導(dǎo)書.天煌教儀.2010