PLC控制牽引機變頻器啟動停止的實現(xiàn)的論文
[摘要]本文首先分析牽引機的功能及動作循環(huán)過程，采用plc和伺服電動機作為控制方案；然后做出部件的電氣原理圖，分析需要控制的部件，根據(jù)需要控制的部件具體分析控制的相關(guān)部位，并確定出控制所需的輸入、輸出點數(shù)，由輸入、輸出點數(shù)選擇plc的型號，分配輸入、輸出通道；接著設(shè)計系統(tǒng)的控制方式，由系統(tǒng)的控制方案設(shè)計出控制流程圖；最后，完成程序設(shè)計的硬件連接和程序設(shè)計。
[關(guān)鍵詞]控制水平連鑄機 牽引機 變頻器 伺服電動機 壓輪 選型 預(yù)置
正文
在鑄銅水平連鑄生產(chǎn)線中，牽引機是水平連鑄驅(qū)動系統(tǒng)的被控對象，其性能的好壞直接關(guān)系到整個連鑄系統(tǒng)能否正常運轉(zhuǎn)。本文將pcl應(yīng)用于控制水平連鑄機牽引機系統(tǒng)，以完成鑄銅棒生產(chǎn)中最關(guān)鍵的一環(huán)——拉坯。
一、牽引機控制系統(tǒng)概述
牽引機是水平連鑄技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，必須實現(xiàn)精確并 可重復(fù)的運動，而且將這些運動絲毫不走樣地傳遞給鑄坯，因此它的工作特性直接影響著連鑄的工藝水平，并影響著連鑄坯的產(chǎn)品質(zhì)量。
水平連鑄牽引機控制系統(tǒng)由系統(tǒng)的控制裝置、電動機、減速機、壓輪、牽引輪和機座等組成。
水平連鑄對牽引系統(tǒng)有兩個方面的要求：工藝要求和設(shè)備要求。
二、牽引機控制系統(tǒng)功能說明
水平連鑄牽引機控制系統(tǒng)的工作原理是：在開始時牽引機引錠桿堵住結(jié)晶器的出口，使銅水在結(jié)晶器內(nèi)與引錠桿前端的引錠頭凝結(jié)在一起。上牽引輪是被動輪，也叫壓輪，起到壓緊作用；下牽引輪作為主動輪與聯(lián)軸器相連接，起到牽引作用。在保溫爐結(jié)晶器中凝固成形的鑄銅幫材，通過牽引輪的轉(zhuǎn)動，靠摩擦力拉拔出來，鑄坯向前運行。然后通過對下牽引輪的反推和牽引，以及反推牽引停頓凝固，制造出表面光滑、直徑均勻的金屬棒。根據(jù)水平連鑄拉坯理論，牽引系統(tǒng)采用非連續(xù)的拉坯方式，具體的拉坯方式動作為推—停—拉—停。其中，設(shè)定每次反推時間為t1，推停時間為t2，引拉時間為t3，引停時間為t4。
根據(jù)鑄銅凝固的特點及連鑄生產(chǎn)的過程要求，牽引機拖動控制系統(tǒng)的功能可以歸納為以下兩個方面。
1．速度給定控制
2．拉停比及周期控制
三、omron plc控制變頻器控制系統(tǒng)的設(shè)計
水平連鑄牽引機驅(qū)動控制系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制方案。水平連鑄牽引機伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的設(shè)備主要包括：plc、變頻器、電動機、減速機和牽引輥等。
1．plc控制部分的設(shè)計
（1）plc型號的選擇
plc、信號輸入元件、輸出執(zhí)行器件和顯示器件構(gòu)成一個plc控制系統(tǒng)，其中輸入/輸出接口電路依據(jù)其電氣性質(zhì)的不同又分為開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。plc控制系統(tǒng)的設(shè)計包括這些器件的選取和連接等。一個輸入信號進(jìn)入plc后在plc內(nèi)部可以被多處使用，而且還可以獲得其常開、常閉和延時等各種形式的觸點，因此，信號輸入器件只要有一個觸點即可。對于輸出器件而言，應(yīng)盡量選取相同電源電壓且工作電流較小的`器件。
因此，該系統(tǒng)共有9個輸入點，7個輸出點，邏輯關(guān)系較為清楚，且輸入/輸出信號只有正轉(zhuǎn)頻率和反轉(zhuǎn)頻率輸出為模擬量。應(yīng)選用plc中的小型機，同時考慮留有一定的裕量。選用ormon cp1h型小型plc，它可以通過usb接口與上位機通信，采用梯形圖配功能塊的結(jié)構(gòu)文本語言編程，多任務(wù)的編程模式，易于連網(wǎng)，擁有多路高速計數(shù)與多軸脈沖輸出。選用cp1h-xa40dr-a。此plc輸入/輸出單元的具體規(guī)格是：輸入點包括0通道0.00-0.11位共12點，1通道1.00-1.11位共12點；輸出點包括100通道100.00-100.07位共8點，101通道101.00-101.07位共8點。此外，對于xa型的cp1h類型plc，其模擬量輸出單元的主要功能是將指定的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號或電流信號。
（2）plc編程軟件
本設(shè)計使用7.3版本的cx-p作為開發(fā)軟件，在離線狀態(tài)下進(jìn)行編程。
�。�3）plc的程序設(shè)計
鑄銅水平連鑄是一個典型的順序控制系統(tǒng)，牽引機的兩對相互平行的輥筒將型材以一定的牽引周期從保溫爐中拉出，然后按照設(shè)定的牽引力方式進(jìn)行循環(huán)牽引。
首先將自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到自動運行狀態(tài)，接著按下啟動按鈕置輸入節(jié)點0.01為on，反轉(zhuǎn)繼電器w1.01動作，電動機啟動，開始反推牽引，持續(xù)時間為t1，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的反推
間后，反推停止，繼電器w3.01動作，電動機停止且持續(xù)時間t2；反推停止時間滿足要求后，正轉(zhuǎn)繼電器w4.00動作，電動機開始正轉(zhuǎn)牽引，時間為t3，當(dāng)達(dá)到t3時，正轉(zhuǎn)停止，繼電器w4.01動作，電動機停止t4。引停階段結(jié)束后，下一個循環(huán)繼電器w2.05動作，進(jìn)入新的牽引周期。如果牽引過程中按下暫停按鈕，則牽引機直接停止工作；如果牽引過程中出現(xiàn)事故報警，則聲光報警器報警，牽引機亦停止工作。
2.變頻器的設(shè)計
（1）變頻器的選型和預(yù)置
所選變頻器為艾默生td3000系列變頻器，輸入端的標(biāo)志為r、s、t,接電源進(jìn)線；輸出端的標(biāo)志為u、v、w，接電動機；外接頻率給定端ai1、ai3為0-+10伏的電壓信號給定端；ai2為0-10v電壓信號或0-20ma電流信號給定端；fwd為正轉(zhuǎn)控制端，rev為反轉(zhuǎn)控制端。
為了使變頻器按照預(yù)先設(shè)計的方式進(jìn)行工作，要對其進(jìn)行控制方式預(yù)置，升降速功能預(yù)置，電動機銘牌數(shù)據(jù)輸入及電動機自動測試功能預(yù)置。
�。�2）plc與變頻器的連線
因為變頻器在運行中會產(chǎn)生較強的電磁干擾，為保證plc不因為變頻器主電路斷路器及開關(guān)器件等產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)故障，將變頻器與plc相連接時應(yīng)該注意以下幾個方面。
①同一操作柜中同時安裝有變頻器和plc時，應(yīng)盡可能隔離開與變頻器有關(guān)的電線和與plc有關(guān)的電線。
�、诋�(dāng)提供的電源穩(wěn)定性不佳時，在plc的電源模塊及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪聲濾波器和降低噪聲的專用變壓器等，以保證plc獲得可靠、穩(wěn)定的供電電源。另外，為確保系統(tǒng)的穩(wěn)健性，在變頻器一側(cè)有必要采取相應(yīng)的措施。
③按規(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件對plc進(jìn)行接地屏蔽處理，同時應(yīng)注意避免使用使plc和變頻器使用共同的接地線，且接地時對二者進(jìn)行隔離處理。
④對提高抗噪聲干擾的水平，建議在電氣連接復(fù)雜的環(huán)境中使用屏蔽線和雙絞線。
在此，只對plc和變頻器進(jìn)行簡單的連線，完成本文中系統(tǒng)要求的基本功能，參照部分以上的原則，將選用cp1h-xa40dr-a和td3000變頻器進(jìn)行連接。
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