原创《基于PLC和比例调速阀的轧钢机转速控制系统设计》：此文是一篇轧钢机论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要：全自动轧钢机传送带采用液压马达驱动,其转速在工作中受液压源和负载影响较大,为提高这种液压马达驱动传送带的速度控制精度,设计了基于PLC和比例调速阀的转速控制系统,给出了硬件构成,设计了旋转编码器采集转速及显示转速的程序,设计了转速自动控制程序,该系统有效的稳定了轧钢机传送带的转速.
关键词：PLC；比例调速阀；轧钢机；转速自动控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.042
1 前言
轧钢机是一种进行金属轧制的机械设备,它采用轧辊将轧件拖入轧缝中,将轧件轧制成需要形状,常见的板带轧钢机应用广泛.而板带轧钢机的传送带是轧钢机重要部件,它需要的传动力矩大,要求可以实现正反转,转速可以进行精确控制.而液压马达具有它所需要的特性,所以轧钢机的传送带常采用液压马达来驱动.在实际应用中,发现一台全自动的轧钢机,其传送带采用液压马达驱动,由于没有采用闭环控制,当液压马达受到压力源压力变化、负载变化、压力油温度变化等因素的影响时,液压马达带动的传送带经常出现速度不稳现象,影响了产品质量.为解决液压马达驱动传送带的速度稳定问题,我们设计一个基于PLC和比例调速阀的转速闭环控制系统,实现液压马达转速的稳定,很好的解决了传送带运动速度的稳定问题.
2 转速控制原理
通过观察和研究,发现这台设备的电气控制采用三菱FX3U型PLC,我们依托这台PLC,用它作为运算控制单元.设备的传送带由液压马达驱动,传送带的转速与液压马达同步,为了精确采集转速信号,在设计时,把一个旋转编码器通过联轴器和传送带的一个轴相连,旋转编码器采集到的脉冲信号就是液压马达的转速信号.再把这个脉冲信号通过三菱FX3U型PLC高速脉冲输入口（X0和X1口）输入到PLC内,通过计算转换成实际转速显示出来,我们用这个采集值和设定值在PLC内进行比较,如果采集值超出设定值一定范围,显示的转速低于或高于PLC设定的转速范围,就把运算后的偏差通过PLC模拟量模块以0～10伏的电压送给比例调速阀,最终通过调节比例调速阀的开度来控制液压马达的转速,让转速稳定在一个需要的范围以内.
3 硬件选择与构成
本轉速控制系统的主要硬件如表1所示.系统主要由液压马达、可编程控制器、模拟量输出模块、旋转编码器、比例调速阀和按钮等组成.本系统的液压马达选用宁波北仑弗兰特液压公司的OMP50-121F0260,它能带轧钢机动传送带顺利运转,可编程控制器选用三菱FX3U-48MR,它的I/O点数较多,主要考虑本轧钢机其它部件需要用可编程控制器控制,转速采集采用长春禹衡光学公司的A-CHA-102.4BM-G5-26F型编码器,这种编码器可以输出两组A/B脉冲,相位差90度,它每转输出1024个脉冲,通过这个脉冲可以测量转速,同时还可以两组脉冲来判断转向.与可编程控制器相连接的模拟量输出模块采用FX-2DA,它可以将数字量转换成电流或电压输出,输出的0～10V电压刚好和比例调速阀的控制电压匹配,可以随意控制比例调速阀的开度.
4 转速控制的软件设计
4.1 转速采集原理及程序设计
转速采集主要通过旋转编码器输出的高速脉冲信号来实现,这个脉冲信号通过PLC的高速脉冲输入口输入PLC,我们这次用X0和X1输入口,采用脉冲密度指令SPD指令进行单位时间内的脉冲数采集,它的梯形图指令格式是： SPD--S1--S2—D, 其中,S1是计数脉冲输入口（X0～X5）, S2是测量计数脉冲规定的时间数据,单位是ms, D是S2时间里计数脉冲数的存储地址,占用3点,具体就是在16位SPD指令在执行时,会占用D、D+1、D+2三个寄存器.其中D用来存储测量时间里所测得的脉冲个数,D+1用来存储SPD执行时测量脉冲个数的当前值,D+2是测量时间剩余时间的存储,是一个倒计时的时间值.如果是高速旋转,可以采用32位的DSPD指令,它占用6个寄存器,D至D+6.然后,我们把SPD测得的脉冲密度通过运算转换成十进制的转速值,显示在PLC里,就可以直观的看到液压马达的转速值.
转速采集和转速显示梯形图程序如下图1,D10里显示的就是实际转速.
4.2 轧钢机转速自动控制原理及程序设计
轧钢机转速自动调节原理就是把测得的转速值和给定值进行比较,如果测得的转速值小于给定值,就在现有基础上增加一点电压给比例调速阀,让它把阀口开大一点,如果测得转速值大于给定值,就把加给比例调速阀电压减小一点,让它把阀口开小一点,直到满足给定要求为止.
如图2所示,我们假设给定的转速是50转每分钟,就用52转和48转作为转速调节的上下限值,通过比较指令和定时器送出减少或增加电压的信号.例如,现在转速是46转每分钟,这时程序就会每隔两秒钟增加一次输出值,输出值通过图3的程序转换为0～10V的模拟量,让比例调速阀的阀口开大一点,液压马达就会旋转快一点,直到转速升到48转每分钟以上,程序停止增大输出值,比例调速阀的阀口也稳定在一定开度,液压马达稳定在50转左右.相反,如果现在的转速是55转每分钟,这时程序就会每隔两秒钟减少一次输出值,让比例调速阀的阀口开小一点,液压马达就会旋转慢一点,直到转速下降到52转每分钟以内,程序停止减小输出值,比例调速阀的阀口也稳定在一定开度,液压马达重新稳定在50转左右.这样就达到了快速自动调节和稳定轧钢机传送带转速的目的.
5 结束语
针对轧钢机转速控制的实际需求,设计以上基于PLC和比例调速阀的轧钢机传送带控制系统,在实际的试验中,不管是调高、调低液压源的压力或是增加传送带的负载,轧钢机传送带均能很快的调节转速,并且稳定在给定值范围内,实现了稳速和调速的功能,试验验证效果好.本系统在实际应用中较好的解决了轧钢机传送带转速稳定问题,这也为其它液压马达转速自动稳定系统提供了设计参考.
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作者简介：官伦（1974-）,男,本科,高级实习指导教师,高级技师,官伦电工首席技能大师工作室主持人,从事电气自动化领域的研究.
轧钢机论文参考资料：
结论：基于PLC和比例调速阀的轧钢机转速控制系统设计为关于轧钢机方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关轧钢机论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
