PLC在小型输送机变频调速系统中的应用

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  三相交流异步电机在工业生产中应用非常广泛，它的优点是结构简单，维护方便；缺点是不易调速。随着变频技术的成熟，三相交流异步电机逐渐向变频调速发展。为了寻求一种简单的实现三相异步电机多段速度控制的方法，本研究以一台由三相交流异步电机驱动的小型皮带输送机为试验对象，通过PLC和变频器与电机的连接实现输送机的三段速度控制。   
      可编程序控制器(programmable logic controller，简称PLC)，是一种数字运算操作的电子系统，专门用于工业环境设计。它的主要特点是可靠性高、使用方便、体积小、重量轻、编程简单易学，在工业控制领域得到广泛的应用 。通过PLC控制变频器改变异步电动机转速，是自动控制中一种典型的应用 。
      1、PLC控制电机变频调速系统构成
      本研究中输送机采用的是三相交流异步电机，功率为1.5kW。变频器选用基本通用型变频器SINAMICS Vl0系列。额定输出功率为1.5kW；输入频率为50Hz；输出功率为0～300Hz。PLC选用SIEMENS公司的s7-200系列PLC，型号为CPU224 XP CN，AC/DC/RELAY。它有14输入/10输出，I/O共计24点，满足系统要求，并有一定的余量。与电脑用USB/PPI通信电缆连接。
      PLC控制电机变频调速系统由计算机、三相交流异步电机、SINAMICS VIO变频器、西门子CPU224 XP CN PLC和USB/PPI通信电缆组成。
      PLC通过USB/PPI通信电缆与计算机相连，变频器与PLC之间用、PLC与电机之间普通导线连接，首先根据使用要求，设置变频器参数，通过计算机在PLC中写入控制程序，就能改变变频器的频率，从而实现PLC对电机频率的控制，达到改变输送带输送速度的目的，其原理见图1。

皮带输送机

      2、变频器参数设置
      SINAMICS V10变频器有1O种典型的接线方式，图2采用的典型接线方式6，因此，需将接线方式设定为C06。表3中P0701设定为1即接通正转/停车指令；结合图2看，当PLC输出端Q 0.0为1时，变频器启动；当Q 0.1为1时，变频器以15Hz运行；当Q 0.2为1时，变频器以25 Hz运行；当Q 0.1和Q 0.2同时为1时，变频器以40Hz运行。如此，通过PLC控制，变频器运行在3种不同的频率下，相应的输送机的速度也就有3种。此外，可以通过编程的方式，完成输送机从较快到慢，在由慢到快的速度转变。
      3、PLC编程
      为了实现输送机从较快到慢，再从慢到快的速度控制，编写如下程序，如图3所示。
      由图3分析程序实现功能：M 0.0为1，Q 0.0为1，变频器启动；Q 0.0为1，Q 0.1为1，变频器输出频率2，输送机以频率2(15Hz)运行；Q 0.0为1，T 37开始工作；10s后，T 37为1，Q 0.2为1，变频器输出频率3，输送机以频率3(25Hz)运行，此时Q 0.1为0；M 0.1为1，Q 0.1为1，变频器输出频率2+频率3，输送机以频率2+频率3(40Hz)快速运行。
      如此，就能实现输送机从较快到慢，再由慢到快的速度控制。试验中，输送机变速平稳，噪音小，效果较好。
      本研究介绍了一种简单的PLC控制三相异步电机变频调速系统；分析了变频调速原理；介绍了参数设置和接线方法。并在一台小型皮带输送机上做了试验。试验结果表明，该系统能够实现输送机的3段带速控制，并且调速方便、平稳、噪音较小。