PLC控制牽引機(jī)變頻器啟動(dòng)停止的實(shí)現(xiàn)的論文
[摘要]本文首先分析牽引機(jī)的功能及動(dòng)作循環(huán)過(guò)程，采用plc和伺服電動(dòng)機(jī)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(diǎn)數(shù)，由輸入、輸出點(diǎn)數(shù)選擇plc的型號(hào)，分配輸入、輸出通道；接著設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制方式，由系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)出控制流程圖；最后，完成程序設(shè)計(jì)的硬件連接和程序設(shè)計(jì)。
[關(guān)鍵詞]控制水平連鑄機(jī) 牽引機(jī) 變頻器 伺服電動(dòng)機(jī) 壓輪 選型 預(yù)置
正文
在鑄銅水平連鑄生產(chǎn)線中，牽引機(jī)是水平連鑄驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的被控對(duì)象，其性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)連鑄系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文將pcl應(yīng)用于控制水平連鑄機(jī)牽引機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)概述
牽引機(jī)是水平連鑄技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，必須實(shí)現(xiàn)精確并 可重復(fù)的運(yùn)動(dòng)，而且將這些運(yùn)動(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)由系統(tǒng)的控制裝置、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、壓輪、牽引輪和機(jī)座等組成。
水平連鑄對(duì)牽引系統(tǒng)有兩個(gè)方面的要求：工藝要求和設(shè)備要求。
二、牽引機(jī)控制系統(tǒng)功能說(shuō)明
水平連鑄牽引機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理是：在開始時(shí)牽引機(jī)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(dòng)輪，也叫壓輪，起到壓緊作用；下牽引輪作為主動(dòng)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(guò)牽引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠摩擦力拉拔出來(lái)，鑄坯向前運(yùn)行。然后通過(guò)對(duì)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(dòng)作為推—停—拉—停。其中，設(shè)定每次反推時(shí)間為t1，推停時(shí)間為t2，引拉時(shí)間為t3，引停時(shí)間為t4。
根據(jù)鑄銅凝固的特點(diǎn)及連鑄生產(chǎn)的過(guò)程要求，牽引機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的功能可以歸納為以下兩個(gè)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(jì)
水平連鑄牽引機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)采用的是開環(huán)控制方案。水平連鑄牽引機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備主要包括：plc、變頻器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和牽引輥等。
1．plc控制部分的設(shè)計(jì)
�。�1）plc型號(hào)的選擇
plc、信號(hào)輸入元件、輸出執(zhí)行器件和顯示器件構(gòu)成一個(gè)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(jì)包括這些器件的選取和連接等。一個(gè)輸入信號(hào)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(shí)等各種形式的觸點(diǎn)，因此，信號(hào)輸入器件只要有一個(gè)觸點(diǎn)即可。對(duì)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(gè)輸入點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)，邏輯關(guān)系較為清楚，且輸入/輸出信號(hào)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(jī)，同時(shí)考慮留有一定的裕量。選用ormon cp1h型小型plc，它可以通過(guò)usb接口與上位機(jī)通信，采用梯形圖配功能塊的結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言編程，多任務(wù)的編程模式，易于連網(wǎng)，擁有多路高速計(jì)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(diǎn)包括0通道0.00-0.11位共12點(diǎn)，1通道1.00-1.11位共12點(diǎn)；輸出點(diǎn)包括100通道100.00-100.07位共8點(diǎn)，101通道101.00-101.07位共8點(diǎn)。此外，對(duì)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(hào)或電流信號(hào)。
（2）plc編程軟件
本設(shè)計(jì)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(jì)
鑄銅水平連鑄是一個(gè)典型的順序控制系統(tǒng)，牽引機(jī)的兩對(duì)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(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，接著按下啟動(dòng)按鈕置輸入節(jié)點(diǎn)0.01為on，反轉(zhuǎn)繼電器w1.01動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，開始反推牽引，持續(xù)時(shí)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(dòng)作，電動(dòng)機(jī)停止且持續(xù)時(shí)間t2；反推停止時(shí)間滿足要求后，正轉(zhuǎn)繼電器w4.00動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)開始正轉(zhuǎn)牽引，時(shí)間為t3，當(dāng)達(dá)到t3時(shí)，正轉(zhuǎn)停止，繼電器w4.01動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)停止t4。引停階段結(jié)束后，下一個(gè)循環(huán)繼電器w2.05動(dòng)作，進(jìn)入新的牽引周期。如果牽引過(guò)程中按下暫停按鈕，則牽引機(jī)直接停止工作；如果牽引過(guò)程中出現(xiàn)事故報(bào)警，則聲光報(bào)警器報(bào)警，牽引機(jī)亦停止工作。
2.變頻器的設(shè)計(jì)
�。�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(dòng)機(jī)；外接頻率給定端ai1、ai3為0-+10伏的電壓信號(hào)給定端；ai2為0-10v電壓信號(hào)或0-20ma電流信號(hào)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(jì)的方式進(jìn)行工作，要對(duì)其進(jìn)行控制方式預(yù)置，升降速功能預(yù)置，電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)輸入及電動(dòng)機(jī)自動(dòng)測(cè)試功能預(yù)置。
�。�2）plc與變頻器的連線
因?yàn)樽冾l器在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾，為保證plc不因?yàn)樽冾l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(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。
�、偻徊僮鞴裰型瑫r(shí)安裝有變頻器和plc時(shí)，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(shí)，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。
�、郯匆�(guī)定的接線標(biāo)準(zhǔn)和接地條件對(duì)plc進(jìn)行接地屏蔽處理，同時(shí)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(shí)對(duì)二者進(jìn)行隔離處理。
④對(duì)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(duì)plc和變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)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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