摘要：自动化生产线在我国制造业中应用非常广泛，而变频器作为控制生产机械的至关重要的部分，其在自动化生产线上扮演的角色不容忽视，我们对于变频器在自动化生产线上应用的研究主要是针对变频器的工作原理和控制过程，本文将以西门子PLC与变频器为例，对自动化生产线上电机的控制系统和控制过程进行探讨，以期给相关单位以参考借鉴。
关键词：变频器；自动化；生产线；应用
当前我国的制造业正在迅猛发展的时期，而自动化控制技术的急速更新对于制造业的推动作用不容小觑，自动化控制中的核心技术就是PLC和变频器的控制和通讯连接，对于PLC和变频器的控制原理和过程进行探讨有助于我们找到进一步发展和更新这一自动化控制技术的关键点，使PLC和变频器与自动化生产线融合地更加深入，为我国制造业的发展提供更大的推动力。
1自动化控制系统的组成
我们以西门子S7-300系列PLC和西门子变频器相结合组成的对生产线版材在线切割单元进行自动化控制的系统为例，深入分析一下变频器和PLC的控制系统组成结构。首先这是自动化生产线上的版材在线切割单元，它要完成的工作就是生产线生产的版材传输出来后，
由固定在传送带上的转轮编码器测量出设置好的长度后，信号传送给PLC，然后变频器会控制在线切割机与版材同方向移动，在切割机两端的气缸推动下，压板瞬间压紧版材，刀架落下横向来回完成切割板材的动作（切割机两端的限位传感器可以控制切割的长度），切完后刀架归位，然后气缸缩回压板瞬间抬起，横切机回到初始位置，完成了一张版材的在线切割工序。在版材切割工序控制中，我们可以通过对触屏上频率设定值进行修改和设定来优化变频器的频率控制，而为了在线测量版材的长度，就要在传送带上安装一个转轮编码器，对版材的长度进行控制，并将数据传输给PLC，并由PLC上的计数器来进行计算和控制信号的输出，以实现对版材长度的控制。当然，在设备操作台的触摸屏上，我们还可以设置板材的产量、数量以及切割机的切割速度、移动速度、手自转换等。概括来讲，西门子S7-300系列PLC是通过发送正确的频率、启停动作指令和转动方向信号来控制变频器的运转的，而变频器又会运用这些信号数据来控制切割机移动单元上的电机，来完成电机的自动化控制过程。
2基于PLC技术的变频器在自动化生产线上进行传送带电机控制的过程
2.1硬件之间的连接
为了实现PLC高效指挥变频器进行传送控制的目的，就要先变频器指令数据的发出和传输，一般我们会选择端子控制的方式来进行硬件方面的连接，PLC和变频器之间进行连接的线路结构如图所示。
图1PLC与变频器接线图
在这个图中，我们可以看到PLC通过端子M、V来与变频器的3、4端子进行对接来完成对变频器模拟量的输入，也就是对变频器输出我们在触屏上设定的频率值，而PLC通过Q0.0与变频器的5号端子连接来完成数字量的输入，进而控制切割机移动电机的转动方向。由于变频器8号端子所连接为电源，PLC通过1L与变频器8端子进行连接来控制电机启停动作，而为了提高传送带自动化控制的效率，要对电机的转速进行监测，变频器的12和13端口就会将这一信息传输给PLC，通过PLC的分析来反馈给主机。
2.2变频器参数设置
PLC对变频器的控制实现，除了要硬件接线外，还有变频器的参数设置。完成机参数设置后，对信号源、控制方式等进行设置，参数设置。在以上变频器参数设置中，一般P0700是设定“选择命令源”，即设定是由面板控制或由端子排输入或是通讯设置等，这里设定为2，即“由端子排输入”；然后设置P0701的值为1，即由PLC的Q0.0的值来控制电机的正转启停；P1000是“频率设定值的选择”，即选择频率设定值的信号源，此处设为2是模拟设定值，模拟量由PLC的AQW0输出。
2.3PLC程序编制
编制PLC程序时，要注意PLC模拟量输出的格式。通过D/A变换方式向变频器输入模拟量的频率指令，以实现电机速度连续调整。信号格式有电压和电流两种，电压信号范围是0～10V，电流信号是0～20mA，在PLC中对应的数字量满量程都是0～32000，这里采用电压信号。变频器频率和PLC模拟量输出电压成正比关系，模拟量输出是数字量通过D/A转换器转换而来，模拟量和数字量也成正比关系，因此频率和数字量是成正比关系。版材切割单元工作时，变频器的频率给定值来自触摸屏，触摸屏与自动化生产线主站通过RS485通讯，传输的地址为VW1002，然后再从主站通过RS485通讯口及PPI通讯协议传送到切割模块，在切割模块里还是将频率给定值放在VW1002地址的存储空间中。在PLC中，需要将VW1002存放的频率给定值进行一定关系的变换，再从模拟量输出端口V、M传输到变频器的模拟量输入口3、4端口。
结束语
总之，变频器在自动化生产线上的应用对于提升制造业生产效率，应对生产线的特殊情况都有一定的促进作用，我们对于西门子PLC和变频器的控制过程在文中进行了详述，在PLC编程工作中，还可以根据实际要求改变控制参数，使变频器对于电机的控制更加符合生产要求，为制造商提高生产效率、降低误差成本找到契机。
参考文献：
[1]刘美珍,侯志平.基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用[J].机电信息,2017,03:38-39+41.
[2]张伟,宋晓亮,童慧.西门子S7-300系列PLC及AB753系列变频器在薄膜单向拉伸生产线上的应用[J].制造业自动化,2014,19:94 -95+103.
[3]姚旭,吴国忠.西门子PLC及变频器在热处理生产线上的应用[J].制造业自动化,2010,03:124-126.
[4]王兴贵,李晔.矢量控制变频器在石膏板自动化生产线中的应用[J].电气传动自动化,1997,04:26-28.
[5]王文丽.PLC控制技术在自动化生产线上的应用[J].科技经济导刊,2016,19:74.
[6]董爱梅.高性能变频器和PLC在聚乙烯包装生产线上的应用[J].农机化研究,2006,01:191-192+195.
[7]廖龙祥.施耐德ATV71变频器在球团生产线POLYCOM~高压辊磨机上的应用[J].变频器世界,2011,12:97-98+87.
论文作者:关晗征
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
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