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變頻器在動態電子皮帶秤中的應用論文
1 概 述
動態電子皮帶秤可對散狀固體物料在輸送過程中進行稱重，實現對瞬時流量和累計流量的測量，并進行流量控制。在進行流量控制過程中，系統將瞬時流量與設定流量做比較，進行PID運算，運算結果信號輸送給變頻器以調整其輸出頻率，進而改變輸送帶電機轉速實現對物料流量的控制。本文以以西門子S7-300 PLC和丹佛斯VLT2800型變頻器為例，介紹變頻器在動態電子皮帶秤流量控制中的應用。
2 應用電子案例
2.1 工作原理
某企業所使用的動態電子皮帶秤結構及控制、監控系統，如圖1所示。
當物料通過秤架時，秤重裝置(7)中的重量傳感器(2)形成mV級的物料重量信號，經過放大器(1)處理后輸出0-10V電壓信號P，PLC中的模擬量輸入模塊從放大器接收到該信號，對其進行A/D轉換，形成數字重量信號Mp。通過PLC中的計數模塊，可從安裝于輸送帶電機(5)尾部的旋轉編碼器(6)獲取輸送帶運行速度的脈沖電壓信號，經過處理、計算可得出輸送帶運行速度Mv。對電子皮帶秤進行實物標定時，可對流量系數Km進行校準。
根據Mp、Mv、Km的實際值，可得出實際流量
Qn=Mp×Mv×Km。
在該套系統中，系統對實際流量Qn進行三方面處理：
①直接顯示Qn;
②對Qn做積分運算，得出物料通過電子皮帶秤的累積重量，并顯示該數據;
③與設定流量Qp作比對，進行PID運算，并將輸出信號通過模擬量輸出模塊的D/A轉換后傳遞給輸送帶電機變頻器，以改變輸送帶電機轉速進而實現對物料流量的控制。
通過上文的描述得出，因為Mp取決于實際物料重量，Km為常數，所以物料流量的控制在于調整Mv，故PLC對輸送帶電機變頻器的控制是穩定流量的關鍵。
2.2 控制系統
2.2.1 PLC組態
打開STEP7軟件，新建項目-插入SIMATIC 300站點，組態形式見表1。
2.2.2 電路圖
數字量輸入輸出模塊及變頻器接線，如圖2、圖3所示。
電子皮帶秤在自動運行模式下，數字量輸出點12為繼電器KA2線圈(13，14)提供電流，繼電器KA2的常開觸點(5，9)閉合以保持變頻器啟動信號有效。當物料通過電子皮帶秤時，系統為控制物料流量而進行PID運算，模擬量輸出模塊將運算結果轉換為0～10 V的電壓信號傳輸給變頻器的53端子以進行頻率調整，進而控制輸送帶電機的轉速。
電子皮帶秤在應急手動運行模式下，繼電器KA1線圈(13，14)得電，繼電器KA1常開觸點(5，9)(8，12)閉合，常閉觸點(1，9)(4，12)斷開，致使變頻器運行頻率不再由PID運算結果信號進行控制，而是由旋鈕式電位器RP1通過調整端子50的輸出電壓進行頻率調節。
在禁控模式下，數字量輸出點13為繼電器KA3線圈(13，14)提供電流，繼電器KA3的常閉觸點(1，9)斷開，變頻器啟動信號無法保持，致使輸送帶電機不運行。
2.3 變頻器參數設置
2.3.1 電機相關參數設置
按下[QUICK MENU]鍵，參照電機銘牌，對以下參數進行設置：
①參數102：電機額定功率;
②參數103：電機額定電壓;
③參數104：電機額定頻率;
④參數105：電機額定電流;
⑤參數106：電機額定轉速。
2.3.2 控制參數設置
同時按下[QUICK MENU]+[+]鍵，對以下參數進行設置：
①參數002本機/遠程操作=遠程操作[0]：通過控制端子及變頻器面板按鍵控制變頻器;
②參數017跳閘的本地復位=有效[1]：變頻器出現故障時，可通過面板上的復位鍵進行復位;
③參數201頻率輸出下限=0，參數202頻率輸出上限=50：限定變頻器輸出頻率范圍;
④參數302數字輸入=啟動[7]：使用端子18作為啟動信號輸入點;
⑤參數304數字輸入=無作用[0]：給端子27輸入信號無實際作用;
⑥參數308模擬輸入=參考值[1]，參數309端子53最小標度=0 V，參數310端子53最大標度=10 V：使用電壓值為0～10 V的模擬量信號進行頻率調節。
2.4 程序編寫
調用FB41功能塊，實現流量控制PID運算并進行輸送帶電機變頻器的頻率調整。相關參數設定值，見表2。表中未涉及參數值為空，即采用默認值。
3 結語
通過上述程序編寫、系統組態及參數設置，可實現PLC對輸送帶變頻器頻率的調整，進而實現電子皮帶秤對物料流量的控制。
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