變頻器在動態(tài)電子皮帶秤中的應(yīng)用論文

變頻器在動態(tài)電子皮帶秤中的應(yīng)用論文

　　1 概 述

　　動態(tài)電子皮帶秤可對散狀固體物料在輸送過程中進(jìn)行稱重，實(shí)現(xiàn)對瞬時流量和累計(jì)流量的測量，并進(jìn)行流量控制。在進(jìn)行流量控制過程中，系統(tǒng)將瞬時流量與設(shè)定流量做比較，進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果信號輸送給變頻器以調(diào)整其輸出頻率，進(jìn)而改變輸送帶電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對物料流量的控制。本文以以西門子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型變頻器為例，介紹變頻器在動態(tài)電子皮帶秤流量控制中的應(yīng)用。

　　2 應(yīng)用電子案例

　　2.1 工作原理

　　某企業(yè)所使用的動態(tài)電子皮帶秤結(jié)構(gòu)及控制、監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示。

　　當(dāng)物料通過秤架時，秤重裝置(7)中的重量傳感器(2)形成mV級的物料重量信號，經(jīng)過放大器(1)處理后輸出0-10V電壓信號P，PLC中的模擬量輸入模塊從放大器接收到該信號，對其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字重量信號Mp。通過PLC中的計(jì)數(shù)模塊，可從安裝于輸送帶電機(jī)(5)尾部的旋轉(zhuǎn)編碼器(6)獲取輸送帶運(yùn)行速度的脈沖電壓信號，經(jīng)過處理、計(jì)算可得出輸送帶運(yùn)行速度Mv。對電子皮帶秤進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定時，可對流量系數(shù)Km進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　根據(jù)Mp、Mv、Km的實(shí)際值，可得出實(shí)際流量

　　Qn=Mp×Mv×Km。

　　在該套系統(tǒng)中，系統(tǒng)對實(shí)際流量Qn進(jìn)行三方面處理：

　�、僦苯语@示Qn;

　�、趯�Qn做積分運(yùn)算，得出物料通過電子皮帶秤的累積重量，并顯示該數(shù)據(jù);

　�、叟c設(shè)定流量Qp作比對，進(jìn)行PID運(yùn)算，并將輸出信號通過模擬量輸出模塊的D/A轉(zhuǎn)換后傳遞給輸送帶電機(jī)變頻器，以改變輸送帶電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物料流量的控制。

　　通過上文的描述得出，因?yàn)镸p取決于實(shí)際物料重量，Km為常數(shù)，所以物料流量的控制在于調(diào)整Mv，故PLC對輸送帶電機(jī)變頻器的控制是穩(wěn)定流量的關(guān)鍵。

　　2.2 控制系統(tǒng)

　　2.2.1 PLC組態(tài)

　　打開STEP7軟件，新建項(xiàng)目-插入SIMATIC 300站點(diǎn)，組態(tài)形式見表1。

　　2.2.2 電路圖

　　數(shù)字量輸入輸出模塊及變頻器接線，如圖2、圖3所示。

　　電子皮帶秤在自動運(yùn)行模式下，數(shù)字量輸出點(diǎn)12為繼電器KA2線圈(13，14)提供電流，繼電器KA2的常開觸點(diǎn)(5，9)閉合以保持變頻器啟動信號有效。當(dāng)物料通過電子皮帶秤時，系統(tǒng)為控制物料流量而進(jìn)行PID運(yùn)算，模擬量輸出模塊將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為0～10 V的電壓信號傳輸給變頻器的53端子以進(jìn)行頻率調(diào)整，進(jìn)而控制輸送帶電機(jī)的`轉(zhuǎn)速。

　　電子皮帶秤在應(yīng)急手動運(yùn)行模式下，繼電器KA1線圈(13，14)得電，繼電器KA1常開觸點(diǎn)(5，9)(8，12)閉合，常閉觸點(diǎn)(1，9)(4，12)斷開，致使變頻器運(yùn)行頻率不再由PID運(yùn)算結(jié)果信號進(jìn)行控制，而是由旋鈕式電位器RP1通過調(diào)整端子50的輸出電壓進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

　　在禁控模式下，數(shù)字量輸出點(diǎn)13為繼電器KA3線圈(13，14)提供電流，繼電器KA3的常閉觸點(diǎn)(1，9)斷開，變頻器啟動信號無法保持，致使輸送帶電機(jī)不運(yùn)行。

　　2.3 變頻器參數(shù)設(shè)置

　　2.3.1 電機(jī)相關(guān)參數(shù)設(shè)置

　　按下[QUICK MENU]鍵，參照電機(jī)銘牌，對以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：

　�、賲�數(shù)102：電機(jī)額定功率;

　�、趨�數(shù)103：電機(jī)額定電壓;

　�、蹍�數(shù)104：電機(jī)額定頻率;

　�、軈�數(shù)105：電機(jī)額定電流;

　�、輩�數(shù)106：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。

　　2.3.2 控制參數(shù)設(shè)置

　　同時按下[QUICK MENU]+[+]鍵，對以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：

　�、賲�數(shù)002本機(jī)/遠(yuǎn)程操作=遠(yuǎn)程操作[0]：通過控制端子及變頻器面板按鍵控制變頻器;

　�、趨�數(shù)017跳閘的本地復(fù)位=有效[1]：變頻器出現(xiàn)故障時，可通過面板上的復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位;

　�、蹍�數(shù)201頻率輸出下限=0，參數(shù)202頻率輸出上限=50：限定變頻器輸出頻率范圍;

　�、軈�數(shù)302數(shù)字輸入=啟動[7]：使用端子18作為啟動信號輸入點(diǎn);

　　⑤參數(shù)304數(shù)字輸入=無作用[0]：給端子27輸入信號無實(shí)際作用;

　�、迏�數(shù)308模擬輸入=參考值[1]，參數(shù)309端子53最小標(biāo)度=0 V，參數(shù)310端子53最大標(biāo)度=10 V：使用電壓值為0～10 V的模擬量信號進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。

　　2.4 程序編寫

　　調(diào)用FB41功能塊，實(shí)現(xiàn)流量控制PID運(yùn)算并進(jìn)行輸送帶電機(jī)變頻器的頻率調(diào)整。相關(guān)參數(shù)設(shè)定值，見表2。表中未涉及參數(shù)值為空，即采用默認(rèn)值。

　　3 結(jié)語

　　通過上述程序編寫、系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)PLC對輸送帶變頻器頻率的調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤對物料流量的控制。

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