摘要:本文介紹了三臺電機同步控制的幾種方案,重點分析了 PLC及變頻器在懸掛輸送鏈電機同步控制中的應用。由于使用了位置與速度雙閉環控制及觸摸屏顯示,系統具有安全可靠、功能完善、操作簡便等優點，取得了良好的經濟效益。
關鍵詞: “同步控制” 、“ 懸掛輸送鏈”、“可編程控制器PLC”、“變頻器”、“觸摸屏POD”。

一、前言：

懸掛鏈輸送線是根據用戶合理的工藝線路，以理想的速度實現車間內部、車間與車間之間連續輸送物品達到自動化、半自動化流水線作業的理想設備。可在三維空間作任意布置，能起到空中儲存作用，節省地面使用場地，懸掛輸送鏈以其輸送距離遠,運行速度范圍大和轉彎、爬越、布置靈活等優點而廣泛應用于噴涂、烘干、表面清洗、電鍍、裝配和產品傳輸轉運等領域。

鏈條是輸送機鏈的牽引部件，普通懸掛輸送鏈有兩種型式的鏈條，即模鍛可拆鏈和沖壓可拆鏈，以上兩種形式鏈條除了作直線運動外，均能在水平方向、垂直方向任意回轉, 相比之下, 模鍛可拆鏈的吊掛能力較大。在輸送鏈較長，并且重載和爬越高度大、轉彎多等情況下,一般都分成幾個部分，由二臺或三臺或者更多電機分別驅動。

在輸送鏈分成幾個部分時，在每一部分都有1對張緊伸縮節（正常時約7至10厘米長），如這一部分的鏈條的速度小于其它部分的速度，張緊伸縮節的距離會被壓縮，如距離被壓縮完后鏈條會在某一點發生堆積產生冗余進而造成輸送鏈停車，反之，如這一部分的鏈條的速度大于其它部分的速度，它的距離會增大，如超過一定程度甚至鏈條會被拉斷。因此，要保證輸送鏈能正常工作，每一部分輸送鏈的移動速度必須相同,也就是同步,否則各個電機在所承擔的負荷畸輕畸重情況下速度差異很大,設備無法正常運行。

前不久,我們承接了這樣一條輸送鏈(模鍛可拆鏈)驅動的設計制作,在這里談一下PLC、變頻器及POD觸摸屏在懸掛輸送鏈電機同步控制中的應用。

二、 任務要求:

1.輸送鏈長度560米,最高運行速度6米/分.工作時間一星期七天,每天16小時, 工作環境溫度0-40度。最大吊掛重量100千克/80厘米, 整線最大吊掛重量70噸。

2.輸送鏈整線分成3個部分,由三臺功率為3KW的電機分別驅動,要求3個部分的輸送鏈要同步運行。

三、同步控制方案與論證

（一）方案

1．簡單的把要控制的三個電機的功率加起來乘一個1.2到1.5之間的系數，以此數值選一變頻器，用這一臺變頻器直接驅動三臺電機。

2.用市面有售的同步控制器，用同步控制器發速度指令給三臺變頻器，每臺變頻器驅動一臺電機。

3.用三臺變頻器，在一號電機上加PG卡及編碼器(增量式A、B相，PC、12/15v 1024p/r)，以1#電機為主電機，2#、3#電機以1#電機速度為基準；方向指令同時加到三臺變頻器。1#電機矢量控制方式閉環運行，2#電機、3#電機開環v/f控制加轉差補償。

4. 用三臺變頻器，在每個電機上加PG卡及編碼器(規格同上)，1#電機為主電機，2#、3#電機以1#電機速度、轉矩為基準；方向指令同時加到三臺變頻器。1#電機以速度控制方式閉環運行，2#電機、3#電機以轉矩控制方式閉環運行。

5.用PLC控制，控制轉速的指令由PLC的DA轉換模塊以直流0-10V形式向驅動電機的變頻器發出，在每一個電機用編碼器或測速齒輪加接近開關測量其實際轉速并反饋給PLC，以第一電機實際轉速為基準， PLC根據測量到的2#電機、3#電機的實際轉速經運算處理后向控制2#電機和3#電機的變頻器發出修正指令，保證3臺電機實際轉速趨于一致。

（二）分析：

在實際運行中輸送鏈負載的變化是很大的，首先， 因為在輸送鏈中存在轉彎、高度升降，即使在輸送鏈在空載時三個電機的負載也不是完全相等的，在生產過程中變化更大，尤其是在開始生產也就是向空線吊掛工件時（此時1#電機負載大于2#電機、而2#電機負載大于3#電機）以及生產結束開始也就是向輸送鏈不掛只卸工件時（此時3#電機負載大于2#電機、而2#電機負載大于1#電機）及在換品種（新工件與老工件重量有差異）也會發生以上的情況。

（三）論證

第一種方法和第二種方法均是開環控制。第一種方法只適用于各電機負載相同和同步要求不太高的場合，第二種方法實際上只是把同一個速度給定信號簡單復制幾份或者按比例復制幾份加到相應變頻器上，它只適用于各電機負載相同或各電機負載不相同但負載不變而且同步要求不太高的場合。

第三種方法是半閉環控制，控制精度好于前兩種，但也只適用于各電機負載相同或各電機負載不相同但負載不變而且同步要求不太高的場合。

第四種控制方式和第五種控制方式均是閉環控制，都能滿足控制要求。比較起來，第四種控制方式以控制轉矩為主，追求各電機轉矩及速度同步，同步精度高一些，但配置價格較高；第五種控制方式以控制各電機速度為主，同步精度稍差一些，但配置價格較經濟，因此，我們在經反復比較和考慮后決定采用第五種控制方式。

由于560米長的懸掛輸送鏈是由1000多節40厘米長的鏈條聯接而成，在吊掛工件后鏈條會有一些伸長,在懸掛輸送鏈有兩段溫度高達攝氏150度以上,還有幾段涼水噴淋或強迫風冷的地方,溫度因數也會造成鏈條伸長或收縮,由于鏈條節數較多,即使每節微小長度的變化累積起來也會使三臺實際轉速同步的電機驅動的三部分鏈條的移動速度不相同。為此，必須對同步控制作一些修正，我們在每一個張緊伸縮節處安裝了四個接近(限位)開關(稍快,很快, 稍慢,很慢)，PLC根據每一個張緊伸縮節處的開關接通狀況發出相應的修正指令。嚴格地說三電機同步實際上也不是完全同步，只是三電機趨向同步，是一個差異調整再差異再調整的過程。

四、硬件配置：

1. 變頻器選擇：考慮到臺達M系列變頻器具有較好的性能價格比，對環境適應能力強，可靠性較高，并且也考慮變頻器長期運行，其功率應留有一定的余量，決定采用臺達VFD037M43B，其輸入電壓為三相380V，輸出功率為3.7千瓦。

2. PLC選擇：為了實時監測和控制三臺電機的轉速，PLC必須有三路高速計數輸入(同時占用3個輸入點)和模擬量輸出，“自動運行”、“停止” 占用2個輸入點，三段輸送鏈張緊伸縮節位置指示占用15個輸入點， 三臺變頻器報警要占用3個輸入點，三臺變頻器使能控制及報警輸出要占用5個輸出點，因此PLC必須具有3點或3點以上的高速計數輸入通道，具有23個以上的輸入點和五個輸出點，臺達EH系列PLC具有較高的性能價格比,它采用CPU+ASIC（高速運算處理晶片）雙處理器，分工運算處理技術，基本指令速度可達0.24微秒，有四組計數頻率可達200Khz的高速計數器，可帶8個擴展模塊，功能強，能滿足要求， 最后采用的是臺達EH系列PLC的DVP20EH00R+DVP08H11N+ DVP08H11N+DVP04DA-H，其輸入點為28點，輸出點為8點，有四路模擬量輸出。輸入和輸出點的地址分配見下表。