廖若峰

摘 要：作為典型的電機(jī)控制系統(tǒng)，多電機(jī)速度同步控制系統(tǒng)要求對所有單臺電機(jī)進(jìn)行精確的速度控制同時(shí)對多臺電機(jī)間的速度進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其廣泛應(yīng)用于化工、紡織、鋼鐵、造紙等工業(yè)生產(chǎn)中。本文將基于PLC與變頻器，針對塑料壓延生產(chǎn)線的多電機(jī)速度同步控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：壓延;轉(zhuǎn)速與速比;PLC;變頻器;CCLINK

一、生產(chǎn)控制簡介

壓延過程中，通過加熱以及機(jī)械間的剪切力，使得物料多次受到擠壓、剪切，從而增大可塑性，已經(jīng)塑化的熱塑性塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度、寬度與表面光潔的薄片狀制品。塑料壓延生產(chǎn)通常包含物料輸送、計(jì)量、捏合、塑煉、引離、牽引、壓延、壓花、冷卻、測厚、卷取、截?cái)嗟裙ば颉Ｓ绊憠貉有Ч闹饕蛩赜校簤貉訙囟?、輥筒轉(zhuǎn)速與速比、輥隙存料量、制品厚度、物料的配方與配比、引離輥、冷卻輥和卷取輥等之間的速比等，其中最為重要的是多輥筒間的轉(zhuǎn)速與速比控制（速比：相鄰兩輥筒線速度之比稱為輥筒的速比）。

二、轉(zhuǎn)速與速比控制要求

（1）從壓延、引取、壓花、冷卻、卷取等多個(gè)電機(jī)均需要轉(zhuǎn)速與速比控制。

注意：在壓延輥上壓延后，通過速比的不同進(jìn)行熱拉伸，用于控制薄膜厚度;而冷缺后應(yīng)盡量避免拉伸（速比不宜過大），以減少產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力;此外，保持一定速比，既不能使物料包輥，又不能不吸輥，達(dá)到正確取向的目的。

（2）調(diào)整當(dāng)前輥筒速度時(shí)，后續(xù)的所有輥筒均需做相應(yīng)的增速或減速，而后續(xù)輥筒間的速比不能改變;因而主電機(jī)（壓延電機(jī)）很重要，其轉(zhuǎn)速決定了整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。

（3）可以手動調(diào)整前后輥筒間的速度比值，一般要求后輥速度要快于前輥（1：1.05左右）。

三、控制方案

（一）系統(tǒng)組成

以PLC為主控器，通過變頻器控制交流異步電動機(jī);分別采用三菱PLC Q03UD，三菱變頻器FR-E740，三菱觸摸屏A985GOT作為系統(tǒng)的人機(jī)界面終端，通過QJ61BT11N模塊，完成CC-LINK網(wǎng)絡(luò)配置，從而有效控制傳動設(shè)備。

（二）控制思路

由轉(zhuǎn)速與速比控制要求，確定采用同步控制策略為主從控制方式：即以前一臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出作為后一臺電機(jī)的速度給定（主軸的負(fù)載或速度指令會對從軸產(chǎn)生影響，但是從軸的負(fù)載擾動和轉(zhuǎn)速變化對主軸不會產(chǎn)生影響）。而電機(jī)間的速度同步比例根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制需要，可以在觸摸屏上手動設(shè)置，通過PLC程序控制變頻器與電動機(jī)加以實(shí)現(xiàn)。

PLC可以通過使用特殊繼電器、特殊寄存器等軟元件按照預(yù)先定義的方法來執(zhí)行變頻器I/O數(shù)據(jù)讀取與寫入等操作。速度檢測由安裝于電機(jī)尾端的光電編碼器經(jīng)由PLC的高速計(jì)數(shù)器計(jì)量測出，其值一方面作為本電機(jī)速度閉環(huán)控制的反饋;另一方面結(jié)合速比的數(shù)值作為后一電機(jī)的速度給定，去控制后一電機(jī)的速度;速度控制采用PID控制模式：由于常規(guī)PID控制無法對靜態(tài)、動態(tài)兩種不同情形予以控制，魯棒性相對較差，因此采用模糊PID控制方式，其控制結(jié)構(gòu)如右圖所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求.對于模糊控制器建立各種查詢表（不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型就能達(dá)到較好的控制效果），進(jìn)行模糊化和反模糊化，并在PLC中進(jìn)行編程。其中（1）kp是比列系數(shù)。作用是縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)問，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度。（2）ki是積分系數(shù)，作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（3）kd是微分系數(shù)，作用是提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。防止響應(yīng)過程中偏差過大或過小，即對響應(yīng)過程中的偏差值進(jìn)行限制。

（三）網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接

網(wǎng)絡(luò)是以QJ61BT11N模塊為主站配置的，變頻器需要加裝FR-A7NC通訊適配器（插在變頻器的選件接口槽內(nèi)，作為智能站），A985GOT型為Q系列配套觸摸屏，可以直接作為一個(gè)智能站連結(jié)在CC-Link網(wǎng)絡(luò)上，一個(gè)系統(tǒng)中最多可以有26個(gè)智能站。在聯(lián)結(jié)好網(wǎng)絡(luò)后，需要通過編程軟件在主站PLC中設(shè)置參數(shù)：（1）設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和自動刷新的參數(shù)，包括：遠(yuǎn)程RX，遠(yuǎn)程RY及遠(yuǎn)程RWw和RWr的起始首地址;（2）設(shè)置好各個(gè)從站變頻器初始參數(shù);（3）根據(jù)設(shè)置好的遠(yuǎn)程參數(shù)（RX，RY，RWw，RWr）建立CPU中的緩沖區(qū)BFM地址和遠(yuǎn)程參數(shù)的對應(yīng)表;（4）根據(jù)對應(yīng)表進(jìn)行CC-Link通訊編程，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的目的。

四、結(jié)語

隨著PLC、變頻器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，其使用范圍也在日益擴(kuò)大，可編程控制器（PLC）完全能夠適應(yīng)傳動系統(tǒng)中對速度控制靈活性、準(zhǔn)確性和可靠性等的不同要求，并便于與上位機(jī)聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的在線管理，為實(shí)現(xiàn)智能化工廠奠定了基礎(chǔ)。上述例子是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用PLC和變頻器進(jìn)行速度控制的實(shí)例，較好地達(dá)到預(yù)期的同步或給定速比控制要求。

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