孟超

摘要：在計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子通信技術(shù)發(fā)展下，PLC技術(shù)也得到了一定的發(fā)展，也對(duì)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化有著一定的推動(dòng)意義，基于此，本文論述了PLC控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;自動(dòng)化生產(chǎn)線

引言

在人們實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)加工的過(guò)程中，對(duì)于電氣設(shè)備的運(yùn)行需要越來(lái)越高。而plc作為電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的技術(shù)具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，而且PLC技術(shù)綜合了整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及智能化操作技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展比較有利。所以，PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣的自動(dòng)化控制，可以促進(jìn)整個(gè)電氣裝置的一體化操作。PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化操作，對(duì)編程控制器的更新要求越來(lái)越高，實(shí)施PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

1、PLC與變頻器的發(fā)展

縱觀我國(guó)科技發(fā)展歷程，早在20世紀(jì)80年代，世界電工委員會(huì)就全面引入和推廣了PLC與變頻器，作為一種先進(jìn)的電子裝置，在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，并且在實(shí)際作業(yè)中也發(fā)揮出了良好的效果。PLC的應(yīng)用主要是通過(guò)對(duì)數(shù)字運(yùn)算的合理設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)控制操作的，將提前編制好的程序存儲(chǔ)器中，在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算等一系列指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬的方式輸出，實(shí)現(xiàn)機(jī)械控制效果。而對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，主要是實(shí)現(xiàn)微電子技術(shù)與變頻技術(shù)的有效融合，利用變頻的優(yōu)勢(shì)，改變工作電源的頻率與幅度，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的控制效果，在節(jié)能工程中變頻器也能表現(xiàn)出良好的效果，主要可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流的啟停控制，降低波動(dòng)電壓現(xiàn)象，應(yīng)用功率較低，同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的控制效果，轉(zhuǎn)矩極限調(diào)節(jié)，降低能源損耗。

2、自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)

基于以往的工作經(jīng)驗(yàn)可以了解到，在對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化加工時(shí)，涉及多道作業(yè)工序。而且在生產(chǎn)線運(yùn)行中，需要應(yīng)用到的裝置有數(shù)控車(chē)床、機(jī)器人、原料倉(cāng)以及輸送機(jī)構(gòu)等等。在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，每道工序處都會(huì)安排一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，在工作中，機(jī)器人會(huì)從原料庫(kù)或流水線上將待加工件轉(zhuǎn)移到車(chē)床上，經(jīng)過(guò)多道工序處理后，得到所需工件。完成制作的工件還需要進(jìn)行質(zhì)量校核，滿(mǎn)足要求后才可以作為成品移送到成品庫(kù)中進(jìn)行保存。自動(dòng)化生產(chǎn)線內(nèi)部的控制系統(tǒng)主要是由PLC、位置傳感器、工業(yè)計(jì)算機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及工業(yè)攝像頭等所構(gòu)成。在整體控制系統(tǒng)當(dāng)中，三自由度的滑臺(tái)是其內(nèi)部的核心部件，其是由X、Y、Z三個(gè)不同方向的線性模組以及與之對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)組成，完全能夠通過(guò)PLC來(lái)為驅(qū)動(dòng)器發(fā)送準(zhǔn)確的控制信號(hào)，有效控制滑臺(tái)當(dāng)中的三個(gè)分支，使其能夠按照規(guī)定中的坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行移動(dòng)。通常情況下，X軸方向應(yīng)當(dāng)盡量與流水線內(nèi)部的傳輸帶維持一種平行的狀態(tài)，可以利用齒輪帶動(dòng)皮帶這一簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)方式使得X軸對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)能夠更好的發(fā)揮出自身的驅(qū)動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的直線行駛，保證定位的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性。而其中的橫向機(jī)構(gòu)就可以由Y軸步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其整體驅(qū)動(dòng)方式與X方向基本一致，主要目的就在于能夠更好的配合X方向來(lái)完成坐標(biāo)的定位工作。升降機(jī)則是由Z軸的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)方式上與前兩者并無(wú)太大差異，在實(shí)際工作中主要就是順著垂直的方向來(lái)上下運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種工件的放置和抓取。

3、PLC技術(shù)的變頻器自動(dòng)控制的應(yīng)用

3.1、通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，PLC與變頻器之間的通訊協(xié)議通常有兩種方式，一是MOD-BUS通信協(xié)議;二是自由口的通信協(xié)議。技術(shù)人員需要根據(jù)變頻器的型號(hào)、實(shí)際的自動(dòng)控制需求等合理、科學(xué)的選擇通信協(xié)議。同時(shí)，技術(shù)人員可以運(yùn)用PLC與變頻器之間專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化控制協(xié)定——OPC，可提供多連接端口，并與相應(yīng)的硬件裝置進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的傳輸。在該方面，西門(mén)子公司研發(fā)的S7-400和S7-300可以提供OPC服務(wù)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家設(shè)備的數(shù)據(jù)互通與交換。但需要注意的是，雖然OPC能夠保證PLC與變頻器之間穩(wěn)定的通訊，但OPC的配置過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，在安裝相應(yīng)的軟硬件后，技術(shù)人員需要重新啟動(dòng)PLC，并進(jìn)行組態(tài)通信。

3.2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

實(shí)際系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作執(zhí)行上，可以從以下兩方面著手，避免整體設(shè)計(jì)效果受到影響。（1）需要控制機(jī)器人的動(dòng)作，該功能也是PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的主要功能需求內(nèi)容。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人動(dòng)作主要依靠的是氣缸驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行時(shí)，操作人員需要控制好氣缸，并與電磁閥控制形成配合，滿(mǎn)足各項(xiàng)功能需求。當(dāng)下降電磁閥通電之后，機(jī)器人也會(huì)處于下降狀態(tài)，斷電之后，能夠讓機(jī)器人停止運(yùn)行。當(dāng)上升電磁閥通電后，能夠讓機(jī)器人處于上升狀態(tài)，斷電后，機(jī)器人也會(huì)停止運(yùn)行，兩者的設(shè)計(jì)原理基本類(lèi)似。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)殼蓋到位后，機(jī)器人能夠直接啟動(dòng)，促使機(jī)器人進(jìn)入到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。啟動(dòng)前，操作人員還要對(duì)機(jī)器人初始位置進(jìn)行確認(rèn)，為后續(xù)工作的運(yùn)行，創(chuàng)造出良好條件。

3.3、物料傳送輥道系統(tǒng)應(yīng)用

基于PLC技術(shù)的變頻器自動(dòng)控制在物料傳送輥道系統(tǒng)中的應(yīng)用方法具體如下：首先，下料閉環(huán)控制。皮帶秤安裝在振動(dòng)集料機(jī)上，通過(guò)數(shù)字、電子稱(chēng)重方式獲取、記錄物料的重量。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中重力傳感器可以及時(shí)獲取物料相關(guān)數(shù)據(jù)，如物料的重量、皮帶傳輸?shù)乃俣鹊?，再通過(guò)特定的算法、公式、模型確定皮帶傳送的瞬時(shí)物料重量。其次，瞬時(shí)物料重量數(shù)據(jù)通過(guò)PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給上位機(jī)，智能化生成皮帶傳輸速度、下料量等指令，并以電流的方式傳輸給下位機(jī)。最后，下位機(jī)響應(yīng)上位機(jī)指令，以變頻器調(diào)節(jié)給料機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，再將現(xiàn)場(chǎng)給料機(jī)轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息反饋給上位機(jī)，如果給料速度過(guò)快，上位機(jī)將再次下達(dá)指令，重復(fù)上述過(guò)程后保證給料、下料速度適中。

3.4、分類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)單元

在分類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)單元中，其機(jī)械部分主要由電磁閥組、接線端口、傳送分揀機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，控制部分包括PLC模塊和變頻模塊。在這一單元中，傳感器應(yīng)當(dāng)采用外部的直流電源進(jìn)行供電。在自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，分類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)單元的主要工作就是進(jìn)行分揀控制。在PLC正常通電后，應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間檢查內(nèi)部的整體系統(tǒng)是否處在工作準(zhǔn)備狀態(tài)，只有確保系統(tǒng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)才可以開(kāi)始工作。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，工件進(jìn)入到內(nèi)部后，其中的變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)相應(yīng)啟動(dòng)，而復(fù)位高速計(jì)數(shù)器則能夠進(jìn)一步提升變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作效率，使其能夠在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。在相應(yīng)的工件進(jìn)入到傳感器部位后，傳感器可以根據(jù)工件的屬性及特征來(lái)展開(kāi)判斷;在具體的定位控制方面，則應(yīng)當(dāng)由變頻器和PLC完成，使得各個(gè)部件能夠呈現(xiàn)出一種協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，從根本上提升分揀的工作質(zhì)量和工作效率，保證每一個(gè)工件都能夠及時(shí)被轉(zhuǎn)移至合適的位置上。

4、結(jié)語(yǔ)

從目前從業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)機(jī)器人與PLC集成控制系統(tǒng)研究，可以對(duì)強(qiáng)化工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線效率起到積極的促進(jìn)作用。從實(shí)際機(jī)器人和PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用上也能夠能看出，操作人員需要對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)工序有一個(gè)全方位了解，明確機(jī)器人在生產(chǎn)線上的重要作用所在，便于PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

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