國(guó)家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保催化劑有限公司的研究人員毛久勇，在2017年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，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(cè)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)。

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。

國(guó)內(nèi)脫銷催化劑生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛采用編碼器測(cè)速來(lái)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(cè)出擠出機(jī)出口產(chǎn)品的線速度，通過(guò)PLC程序控制同步傳輸帶變頻器的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)與擠出機(jī)速度同步。

但是，采用編碼器[1-2]檢測(cè)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(cè)速物體表面變形，而且檢測(cè)的速度也不準(zhǔn)確，最終影響反饋控制的精度。目前，激光測(cè)速儀是非接觸式測(cè)速的[3]最佳選擇，檢測(cè)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和擠出機(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BETALaserMike的激光測(cè)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0-5 m/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(cè)速儀作為檢測(cè)元件。

2.2 I/O點(diǎn)分配

輸入點(diǎn)分配：I0.0-激光測(cè)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；輸出點(diǎn)分配：Q0.2-同步傳送帶變頻器運(yùn)行；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)建三個(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。

圖2 控制程序梯形圖

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(lái)，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(guò)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。因?yàn)樽冾l器工頻50HZ時(shí)同步傳送帶的線速度為30 m/min，而激光測(cè)速儀檢測(cè)的速度范圍為0-5 m/min，為了滿足0-10v的模擬量到變頻器的速度對(duì)應(yīng)為0-5 m/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(kāi)關(guān)I0.2接通，變頻器故障I0.1沒(méi)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。

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(guò)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(méi)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

文中針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)速在柔軟產(chǎn)品中存在的缺點(diǎn)，結(jié)合激光測(cè)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(guò)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(cè)速實(shí)時(shí)性好，可使用于各種同步傳輸場(chǎng)合。