基于PLC的挤出机出口传送带速度同步的程序设计

国家电投集团远达环保催化剂有限公司的研究人员毛久勇,在2017年第11期《电气技术》杂志上撰文指出,挤出机出口的传送带速度是影响产品质量的关键因数,所以挤出机出口传送带的速度与挤出机挤出速度保持同步显得至关重要。

以激光测速仪输出的速度脉冲信号作为脉冲发生器,利用西门子200PLC的高速脉冲计数功能对单位时长内的脉冲进行计数,然后把单位时长内的脉冲数量转换为同步传送带变频器的模拟量速度控制信号。

设计了一种对挤出机速度采集与出口传送带速度同步的应用程序,此控制方法的优点是实时性好、精度高。

国内脱销催化剂生产行业中,广泛采用编码器测速来控制挤出机前端的同步传输皮带速度。其工作原理是将编码器的轴与产品的表面紧密接触,应用摩擦原理检测出挤出机出口产品的线速度,通过PLC程序控制同步传输带变频器的频率来实现与挤出机速度同步。

但是,采用编码器[1-2]检测连续移动且柔软的物体速度时存在局限性,不仅会导致被测速物体表面变形,而且检测的速度也不准确,最终影响反馈控制的精度。目前,激光测速仪是非接触式测速的[3]最佳选择,检测速度及时准确,提高了传输皮带系统的同步响应速度和稳定性。

1挤出机同步传送带工作原理

挤出机采用变频器调速的方式控制挤出速度,由于供给物料存在间隙导致挤出的产品速度有较小波动,为了使挤出的产品在传送带上不发生拉伸和挤压变形,挤出机前端的传送带速度必须和挤出机挤出速度同步。

挤出机起动时的出料速度为1-3m/min,本系统采用BETALaserMike的激光测速仪采集挤出机出口的产品速度,采集速度信号的量程为0-5 m/min,把采集到的速度转换为脉冲串的形式输出,输出脉冲的数量为10000p/m。

利用S7-200PLC的高速计数器[4]功能计算单位时长的脉冲个数,然后根据机械传动比例关系编写PLC程序,输出0-10v模拟量到变频器控制同步传送带电动机[5]的转速。

2控制系统硬件组成

2.1硬件配置

该系统选用了西门子公司的S7-200CPU224和EM235作为控制系统,西门子MM420变频器[6]作为传送带电动机的调速元件,LS4000-303激光测速仪作为检测元件。

2.2 I/O点分配

输入点分配:I0.0-激光测速仪脉冲输入信号;I0.1-同步传送带变频器故障;I0.2-系统运行;输出点分配:Q0.2-同步传送带变频器运行;模拟量分配:AQW0-同步传送带运行速度;

2.3系统设计

控制系统流程图如图1所示。

图1 控制系统流程图

基于PLC的挤出机出口传送带速度同步的程序设计

3挤出机出口传送皮带速度同步的程序实现

本系统采用STEP 7 MicroWIN SP8编程软件,创建三个梯形图程序块:主程序块(OB1)、初始化程序(SBR1)和中断程序快(INT_0)。本文设计的控制程序梯形图如图2所示。

图2 控制程序梯形图

基于PLC的挤出机出口传送带速度同步的程序设计

初始化程序块(SBR1)在PLC上电后执行一次程序扫描,该程序块将中断事件21与中断程序INT_0联系起来,即每当中断事件21发生时就触发一次中断程序INT_0。

初始化程序中HDEF指令参数选用高速计数器0和工作模式0,即通过PLC地址I0.0输入的脉冲时钟进行计数。初次扫描时将16#F8传送到存储区SMB37,即允许高速计数器HSC0写入新的当前值、新的预设值和4倍速增计数。将0传送给存储区SMD38,即为在初始化时对高速计数器0的当前值进行清零。

中断程序块(INT_0)每1s执行一次扫描,将计数器HC0的脉冲数量存储到双整型数据VD600中,同时对高速计数器HC0的当前值进行清零。数据VD600除以10后将结果保存到VD700中,VD700代表挤出机出口1s的位移量。

VW740乘上常数210后存储到VW320,VW320作为同步皮带变频器的模拟量输出。因为变频器工频50HZ时同步传送带的线速度为30 m/min,而激光测速仪检测的速度范围为0-5 m/min,为了满足0-10v的模拟量到变频器的速度对应为0-5 m/min,根据传送皮带的减速箱减速比和皮带滚筒直径算出了210这个比例系数。

主程序块(OB1)为循环扫描的程序块,所有的子程序块和中断程序块都在这里调用和触发调用。当把系统的运行开关I0.2接通,变频器故障I0.1没有出现时,变频器的运转信号Q0.2导通。

OB1中的T32定时器产生1s的脉冲波,T32上升沿触发中断程序INT_0运行,中断程序计算出当前的挤出速度,模拟量输出AQW0输出0-10v的模拟量信号控制变频器的频率输出。频率源信号和变频器运转信号都满足条件时,挤出同步传送带保持与挤出机出口的速度实时同步。

此控制系统已经应用于远达环保催化剂有限公司的挤出生产线,该生产线年产量达12000m³。经过几年的生产试验,挤出机同步传输皮带上的催化剂产品没有发生扭曲和拉伸的现象,证实了此套控制系统具有良好的稳定性和实用性。

4 结论

文中针对传统测速在柔软产品中存在的缺点,结合激光测速的准确性和实时性特点,设计了一种基于PLC的传输皮带同步运行程序,通过PLC输出的模拟量控制传输皮带变频器的速度。该设计程序稳定可靠,效率高,测速实时性好,可使用于各种同步传输场合。

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