國家電投集團遠達環(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》雜志上撰文指出，擠出機出口的傳送帶速度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因數(shù)，所以擠出機出口傳送帶的速度與擠出機擠出速度保持同步顯得至關重要。

以激光測速儀輸出的速度脈沖信號作為脈沖發(fā)生器，利用西門子200PLC的高速脈沖計數(shù)功能對單位時間內(nèi)的脈沖進行計數(shù),然后把單位時間內(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。

設計了一種對擠出機速度采集與出口傳送帶速度同步的應用程序，此控制方法的優(yōu)點是實時性好、精度高。

國內(nèi)脫銷催化劑生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛采用編碼器測速來控制擠出機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，應用摩擦原理檢測出擠出機出口產(chǎn)品的線速度，通過PLC程序控制同步傳輸帶變頻器的頻率來實現(xiàn)與擠出機速度同步。

但是，采用編碼器[1-2]檢測連續(xù)移動且柔軟的物體速度時存在局限性，不僅會導致被測速物體表面變形，而且檢測的速度也不準確，最終影響反饋控制的精度。目前，激光測速儀是非接觸式測速的[3]最佳選擇，檢測速度及時準確，提高了傳輸皮帶系統(tǒng)的同步響應速度和穩(wěn)定性。

1擠出機同步傳送帶工作原理

擠出機采用變頻器調(diào)速的方式控制擠出速度，由于供給物料存在間隙導致擠出的產(chǎn)品速度有較小波動，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，擠出機前端的傳送帶速度必須和擠出機擠出速度同步。

擠出機起動時的出料速度為1-3m/min，本系統(tǒng)采用BETALaserMike的激光測速儀采集擠出機出口的產(chǎn)品速度，采集速度信號的量程為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的高速計數(shù)器[4]功能計算單位時間的脈沖個數(shù)，然后根據(jù)機械傳動比例關系編寫PLC程序，輸出0-10v模擬量到變頻器控制同步傳送帶電動機[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]作為傳送帶電動機的調(diào)速元件，LS4000-303激光測速儀作為檢測元件。

2.2 I/O點分配

輸入點分配：I0.0-激光測速儀脈沖輸入信號；I0.1-同步傳送帶變頻器故障；I0.2-系統(tǒng)運行；輸出點分配：Q0.2-同步傳送帶變頻器運行；模擬量分配：AQW0-同步傳送帶運行速度；

2.3系統(tǒng)設計

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）。本文設計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，即每當中斷事件21發(fā)生時就觸發(fā)一次中斷程序INT_0。

初始化程序中HDEF指令參數(shù)選用高速計數(shù)器0和工作模式0，即通過PLC地址I0.0輸入的脈沖時鐘進行計數(shù)。初次掃描時將16#F8傳送到存儲區(qū)SMB37，即允許高速計數(shù)器HSC0寫入新的當前值、新的預設值和4倍速增計數(shù)。將0傳送給存儲區(qū)SMD38，即為在初始化時對高速計數(shù)器0的當前值進行清零。

中斷程序塊（INT_0）每1s執(zhí)行一次掃描，將計數(shù)器HC0的脈沖數(shù)量存儲到雙整型數(shù)據(jù)VD600中，同時對高速計數(shù)器HC0的當前值進行清零。數(shù)據(jù)VD600除以10后將結(jié)果保存到VD700中，VD700代表擠出機出口1s的位移量。

VW740乘上常數(shù)210后存儲到VW320，VW320作為同步皮帶變頻器的模擬量輸出。因為變頻器工頻50HZ時同步傳送帶的線速度為30 m/min，而激光測速儀檢測的速度范圍為0-5 m/min，為了滿足0-10v的模擬量到變頻器的速度對應為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。當把系統(tǒng)的運行開關I0.2接通，變頻器故障I0.1沒有出現(xiàn)時，變頻器的運轉(zhuǎn)信號Q0.2導通。

OB1中的T32定時器產(chǎn)生1s的脈沖波，T32上升沿觸發(fā)中斷程序INT_0運行，中斷程序計算出當前的擠出速度，模擬量輸出AQW0輸出0-10v的模擬量信號控制變頻器的頻率輸出。頻率源信號和變頻器運轉(zhuǎn)信號都滿足條件時，擠出同步傳送帶保持與擠出機出口的速度實時同步。

此控制系統(tǒng)已經(jīng)應用于遠達環(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12000m3。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)試驗，擠出機同步傳輸皮帶上的催化劑產(chǎn)品沒有發(fā)生扭曲和拉伸的現(xiàn)象，證實了此套控制系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和實用性。

4 結(jié)論

文中針對傳統(tǒng)測速在柔軟產(chǎn)品中存在的缺點，結(jié)合激光測速的準確性和實時性特點，設計了一種基于PLC的傳輸皮帶同步運行程序，通過PLC輸出的模擬量控制傳輸皮帶變頻器的速度。該設計程序穩(wěn)定可靠，效率高，測速實時性好，可使用于各種同步傳輸場合。