毛久勇

（國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保催化劑有限公司，重慶 401336）

基于PLC的擠出機(jī)出口傳送帶速度同步的程序設(shè)計(jì)

毛久勇

（國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保催化劑有限公司，重慶 401336）

由于擠出機(jī)出口的傳送帶速度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)，所以擠出機(jī)出口傳送帶的速度與擠出機(jī)擠出速度保持同步顯得至關(guān)重要。以激光測速儀輸出的速度脈沖信號(hào)作為脈沖發(fā)生器，利用西門子 200PLC的高速脈沖計(jì)數(shù)功能對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后把單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)量轉(zhuǎn)換為同步傳送帶變頻器的模擬量速度控制信號(hào)。本文設(shè)計(jì)了一種對(duì)擠出機(jī)速度采集與出口傳送帶速度同步的應(yīng)用程序，此控制方法的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)時(shí)性好，精度高。

擠出機(jī)；同步傳送帶；激光測速儀；PLC程序；變頻器

在國內(nèi)脫銷催化劑生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛采用編碼器測速來控制擠出機(jī)前端的同步傳輸皮帶速度。其工作原理是將編碼器的軸與產(chǎn)品的表面緊密接觸，應(yīng)用摩擦原理檢測出擠出機(jī)出口產(chǎn)品的線速度，通過PLC程序控制同步傳輸帶變頻器的頻率來實(shí)現(xiàn)與擠出機(jī)速度同步。但是，采用編碼器[1-2]檢測連續(xù)移動(dòng)且柔軟的物體速度時(shí)存在局限性，不僅會(huì)導(dǎo)致被測速物體表面變形，而且檢測的速度也不準(zhǔn)確，最終影響反饋控制的精度。目前，激光測速儀是非接觸式測速的[3]最佳選擇，檢測速度及時(shí)準(zhǔn)確，提高了傳輸皮帶系統(tǒng)的同步響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。

1 擠出機(jī)同步傳送帶工作原理

擠出機(jī)采用變頻器調(diào)速的方式控制擠出速度，由于供給物料存在間隙導(dǎo)致擠出的產(chǎn)品速度有較小波動(dòng)，為了使擠出的產(chǎn)品在傳送帶上不發(fā)生拉伸和擠壓變形，擠出機(jī)前端的傳送帶速度必須與擠出機(jī)擠出速度同步。擠出機(jī)起動(dòng)時(shí)的出料速度為 1～3m/min，本系統(tǒng)采用 BETA LaserMike的激光測速儀采集擠出機(jī)出口的產(chǎn)品速度，采集速度信號(hào)的量程為 0～5m/min，把采集到的速度轉(zhuǎn)換為脈沖串的形式輸出，輸出脈沖的數(shù)量為 10000p/m。利用S7-200PLC的高速計(jì)數(shù)器[4]功能計(jì)算單位時(shí)間的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)比例關(guān)系編寫PLC程序，輸出 0～10V模擬量到變頻器控制同步傳送帶電動(dòng)機(jī)[5]的轉(zhuǎn)速。

2 控制系統(tǒng)硬件組成

2.1 硬件配置

該系統(tǒng)選用了西門子公司的 S7-200CPU224和EM235作為控制系統(tǒng)，西門子 MM420變頻器[6]作為傳送帶電動(dòng)機(jī)的調(diào)速元件，LS4000-303激光測速儀作為檢測元件。

2.2 I/O點(diǎn)分配

1）輸入點(diǎn)分配：I0.0-激光測速儀脈沖輸入信號(hào)；I0.1-同步傳送帶變頻器故障；I0.2-系統(tǒng)運(yùn)行。2）輸出點(diǎn)分配：Q0.2-同步傳送帶變頻器運(yùn)行。3）模擬量分配：AQW0-同步傳送帶運(yùn)行速度。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)流程圖

3 擠出機(jī)出口傳送皮帶速度同步的程序?qū)崿F(xiàn)

本系統(tǒng)采用STEP 7 MicroWIN SP8編程軟件，創(chuàng)建3個(gè)梯形圖程序塊：主程序塊（OB1）、初始化程序（SBR1）和中斷程序快（INT_0）。本文設(shè)計(jì)的控制程序梯形圖如圖2所示。

初始化程序塊（SBR1）在PLC上電后執(zhí)行一次程序掃描，該程序塊將中斷事件 21與中斷程序INT_0聯(lián)系起來，即每當(dāng)中斷事件21發(fā)生時(shí)就觸發(fā)一次中斷程序INT_0。初始化程序中HDEF指令參數(shù)選用高速計(jì)數(shù)器0和工作模式0，即通過PLC地址 I0.0輸入的脈沖時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)。初次掃描時(shí)將16#F8傳送到存儲(chǔ)區(qū) SMB37，即允許高速計(jì)數(shù)器HSC0寫入新的當(dāng)前值、新的預(yù)設(shè)值和 4倍速增計(jì)數(shù)。將0傳送給存儲(chǔ)區(qū)SMD38，即為在初始化時(shí)對(duì)高速計(jì)數(shù)器0的當(dāng)前值進(jìn)行清零。

中斷程序塊（INT_0）每1s執(zhí)行一次掃描，將計(jì)數(shù)器 HC0的脈沖數(shù)量存儲(chǔ)到雙整型數(shù)據(jù) VD600中，同時(shí)對(duì)高速計(jì)數(shù)器HC0的當(dāng)前值進(jìn)行清零。數(shù)據(jù)VD600除以10后將結(jié)果保存到VD700中，VD700代表擠出機(jī)出口1s的位移量。VW740乘上常數(shù)210后存儲(chǔ)到 VW320，VW320作為同步皮帶變頻器的模擬量輸出。變頻器工頻 50Hz時(shí)同步傳送帶的線速度為 30m/min，而激光測速儀檢測的速度范圍為0～5m/min，為了滿足0～10v的模擬量到變頻器的速度對(duì)應(yīng)為 0～5m/min，根據(jù)傳送皮帶的減速箱減速比和皮帶滾筒直徑算出了210這個(gè)比例系數(shù)。

主程序塊（OB1）為循環(huán)掃描的程序塊，所有的子程序塊和中斷程序塊都在這里調(diào)用和觸發(fā)調(diào)用。當(dāng)把系統(tǒng)的運(yùn)行開關(guān)I0.2接通，變頻器故障I0.1沒有出現(xiàn)時(shí)，變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào) Q0.2導(dǎo)通。OB1中的T32定時(shí)器產(chǎn)生1s的脈沖波，T32上升沿觸發(fā)中斷程序INT_0運(yùn)行，中斷程序計(jì)算出當(dāng)前的擠出速度，模擬量輸出AQW0輸出0-10v的模擬量信號(hào)控制變頻器的頻率輸出。頻率源信號(hào)和變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)都滿足條件時(shí)，擠出同步傳送帶保持與擠出機(jī)出口的速度實(shí)時(shí)同步。

圖2 控制程序梯形圖

此控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保催化劑有限公司的擠出生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線年產(chǎn)量達(dá) 12000m3。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)試驗(yàn)，擠出機(jī)同步傳輸皮帶上的催化劑產(chǎn)品沒有發(fā)生扭曲和拉伸的現(xiàn)象，證實(shí)了此套控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

4 結(jié)論

本文針對(duì)傳統(tǒng)測速在柔軟產(chǎn)品中存在的缺點(diǎn)，結(jié)合激光測速的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于PLC的傳輸皮帶同步運(yùn)行程序，通過PLC輸出的模擬量控制傳輸皮帶變頻器的速度。該設(shè)計(jì)程序穩(wěn)定可靠，效率高，測速實(shí)時(shí)性好，可適用于各種同步傳輸場合。

[1] 張曉江. 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2016.

[2] 阮毅, 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng):運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

[3] Beta LaserMike USA. LaserSpeed LS4000-3 INSTRUCTION HANDBOOK[Z]. 2011

[4] 向曉漢, 奚茂龍. 西門子PLC完全精通教程[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2014.

[5] 湯蘊(yùn)璆, 史乃. 電機(jī)學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

[6] 西門子公司. MICROMASTER 420用戶手冊(cè)[Z].2012.

Program Design of Speed Synchronization of Extruder Export Belt based on PLC

Mao Jiuyong
(SPIC Yuanda Environmental Protection Catalyst Co., Ltd, Chongqing 401336)

The conveyor belt speed of extruder is the key factor affecting product quality, so it is very important to keep the output speed of conveyor belt. The speed pulse signal output by laser speedometer is used as pulse generator. Using the high- speed count pulse function of Siemens 200 PLC to count the pulse in the unit time, and then convert the pulse quantity within the unit time into the analog speed control signal of synchronous conveyor belt frequency converter. The application program of the extruder speed acquisition and export conveyor belt speed is designed, the advantage of this control method is good real-time and high precision.

extruder；synchronous conveyer；laser velocimeter；plc program；frequency converter