浅谈基于PLC 在悬挂输送链同步控制中的应用论文
1 前言
随着工业自动化的发展和普及，悬挂输送线是连续输送线的一种，在制造业应用越来越广泛。悬挂输送线是在空间连续输送物料的设备，物料装在专用支架上沿悬挂链在预定轨道运行。线体可在空间上下坡和转弯，布局方式自用灵活，占地面积小。可以用于车间内部或各个车间之间工件物品的连续输送，并可调节其输送速度，十分有利于装配等作业，是目前国内企业中使用较多的一种输送线。
2 悬挂输送链的简况及其工程应用
2.1 悬挂输送链的概况
悬挂输送线是一种三维空间闭环连续输送系统，适用于车间内部和车间之间物品的自动化输送。根据输送物件的重量，可分为轻型的牵引式悬挂输送线、轻型积放式悬挂输送线和重型积放式悬挂输送线。主要由输送链条、电机、导轨、张紧装置等组成。链条是输送机链的牵引部件，能在水平方向、垂直方向任意回转。在较长的输送情况下，可能由两三台电机来驱动。
2.2 传统控制系统的不足
传统输送链控制系统采用一个变频器和一个电机来驱动整个悬挂链，这种对于重载和弯轨多的'输送线容易导致弯轨易磨损。另外采用一台变频器直接驱动两台电机，这种对于负载变化大的系统不适合，在生产过程中变化更大，尤其是在开始也就是向空线吊挂工件时以及生产结束向输送链不挂只卸工件时及在换品种(重量有差异)会发生电机不同步的情况。
2.3 控制系统的改进与工程应用
两三台电机在一个系统中，就要求各个电机之间保持同步，在现在控制系统中，主要有以下控制模式：①控制系统中电机速度相同，②同步控制系统中几台电机的转速保持某一固定比例同步运转，③控制系统中几台电机按角位移保持相同的速率。所以，多电机同步协调控制是当今研究的重要方向之一。本系统采用PLC 控制，两台变频器分别控制两台电机，是一种基于位置闭环控制的同步运行系统。
3 输送链控制方式及原理
3.1 输送链的控制方式
本系统采用PLC 触摸屏等控制，保持两台电机同步。主动电机按PLC的DA模块发出的直流(0-10V)电压运转， 2# 电机(从动电机)张紧处加位移传感器测量其位移量并反馈给PLC，以原点值为基准对偏移量进行运算，处理后向控制从动电机的变频器发出偏移指令，使其速度与电机的速度保持一致。
3.2 输送链的控制原理
通过触摸屏设定一个频率给PLC，经程序转换PLC 输出给主动电机(1# 电机)变频器的DC 电压，电压与速度成线性关系。计算如下：
(1)电机的转速计算如下：
n = n0×(1 - s)=(60×f÷P)×(1-s)
(2)变频器输入与输出频率与电压的关系：变频器给定值(V)/ 变频器输出频率(Hz) = 10(V)/ 变频器上限频率(Hz)其中：上限频率：10V 时的变频器输出频率。
(3)输送线运行速度与电机速度的关系：V = n×i由此得出，变频器给定值和极数、传动比、转差率、变频器上限频率设置等有关系，本系统中，考虑实际操作简单，选择两台电机、齿轮传动、变频器型号都一样，所以只需比较给定值就行了。
4 悬挂输送线控制系统设计
4.1 硬件配置
4.1.1 控制系统选择
综合上述情况考， 选用型号为CPU-224 的S7-200 系列PLC，，变频器采用三菱FRE740-3.7-CHT，人机界面选用的是西门子触摸屏6AV6 648-0BC11-3AX0, 显示尺寸为7 英寸宽屏，它具有丰富的画面对象库及动画效果，这些配置就可以满足系统的要求。
4.1.2 硬件电路
硬件结构包括外设与PLC 控制系统的硬件部分。控制对象主要由驱动电机、位移传感器、触摸屏;PLC 控制系统由CPU单元、电源单元、输入输出模块、通讯模块、A/D转换模块等构成。
4.2 组态及软件设计
4.2.1 组态设计
现场人机界面用西门子系列组态软件 WinCC flexible 设计开发，它具备完善的生产监控管理功能，可以对系统输送线监控，对输送线等设备的运行停止进行控制，并对生产过程进行实时数据采集和控制显示等。在触摸屏上设置了当前位移值及1# 电机的转速，记忆保存上次设定的转速值。组态显示当前张紧位移值的状况，显示报警状况并提示检修部位。
4.2.2 程序设计
①程序设计流程图：
②各个开关量控制及运算等常规控制在主程序中，这里不在赘述，下面重点描述模拟量、数字量及同步处理的问题。作为一个主要控制条件，从动电机的速度是通过位移传感器送出0-10V 模拟信号反馈到控制系统中，VW110 为设定的原点值，CPU224 通过模拟量A+ 读取该值即AIW0，通过程序处理转化为数字量(VW102)并显示在触摸屏上当前值一栏，参数设定速度值为VW104，程序中固化设定最大只能为45HZ，传感器偏移量0-32000mm 对应着变频器的频率为0-50HZ。故位移增量640mm，输出为1HZ，VW110 是频率转换为相应的数字量。
VW110 经过数模转换为模拟量AQW0 输出给主动电机，然后将采样的位移传感器值VW102 与原点值VW100 进行比较，大于或者小于会将差值加上原来的频率值给VW130，VW130 再通过EM235 将数字量转化为模拟量AQW4 送给从动电机，使从动电机的速度和主动电机趋于一致。
以上就是悬挂输送线控制系统PLC 设计的全部过程，原理分析，程序设计，程序编译和画面的组态。。该悬挂输送链的应用比较稳定、可靠、安全等，实施后也取得了一定的经济效益。
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