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摘要：传统的机械电气传动同步控制都是由刚性联接装置负责，但是机械刚性联接装置的控制局限性较大，难以用于设备距离较远的状况。基于此，本文将PLC控制器作为基础，进行了控制器的研发设计，选择薄膜吹塑和印刷机组作为研究对象，给出其PLC控制器的总体设计思路，并从硬件与软件两方面完成研发设计，然后阐述了控制器的应用原理与应用效果，表明本文研发设计的控制器能够实现机械电气传动同步控制。
关键词：PLC控制；机械电气传动；控制器
1.基于PLC控制的机械电气传动同步控制器的工作原理
对于本文选择的机组而言，挤出主电机的速度和牵引速度存在密切的联系，控制器的主要设计目的在于印刷辊之间的同步控制、印刷速度与牵引速度的同步控制，从而降低设备运行对薄膜质量与印刷效果造成负面影响。具体而言，控制器在机组中的控制原理如下：通常情况下，机组主要通过一台电机负责印刷辊的驱动，由刚性机械轴负责印刷辊的同步连接，从而实现不同印刷辊的速度同步，确保印刷速度和牵引速度的同步控制。但是在实际的机组运行中，因为机组的印刷辊和牵引辊之间具有较远的距离，难以实现机械刚性联接。
因此，技术人员可以通过上述设计的PLC控制器与变频器的配合应用，实现印刷速度以及牵引速度的控制，实现两者的同步。具体而言，印刷速度以及牵引速度都是通过变频器控制的。在进行闭关控制系统的应用中，技术人员需要将牵引辊的速度设定为控制目标，通过变频器完成印刷辊的速度控制，以及牵引辊速度的追踪；编码器主要负责采集印刷电机与牵引电机运行过程中产生的脉冲信号，并将采集到的脉冲信号输送到PLC高速计数器中；计数器会根据比例-积分控制算法对接收到的脉冲信号数据进行处理，并将处理完成的数据发送到PLC模拟量模块中。在上述应用流程的作用下，只要牵引辊的速度出现变化，印刷辊的速度会随之变化，从而实现牵引速度与印刷速度的同步控制。
需要注意的是，在控制器进行速度同步控制的过程中，控制器需要应用PI控制算法完成速度的调节，确保印刷辊的速度和牵引辊的保持一致。PI控制算法的应用流程如下：（1）读取脉冲信号数据，通过对脉冲数据的分析得出牵引辊的速度数值并给出相应的输出值；（2）检查输出值的准确性，按照E=r-y进行计算；（3）检查上一步骤得出的E值，在经过求和计算之后验证p值，完成数据上限与下限的处理，从而完成速度的调节。其中，上限与下限处理是为了将p值转变为能够被变频器识别的信号。
2.基于PLC控制的机械电气传动同步控制器的研发设计
2.1同步控制器的研发设计方案
在工业领域，PLC控制凭借其多样化的功能以及应用的便捷性，得到了广泛的应用。本文将薄膜吹塑和印刷机组作为研究对象，该机组的控制主要包括主驱动电机、薄膜拉伸电机以及印刷电机等具有速度关联的机械设备，控制器主要负责机组的速度控制。基于PLC控制理论，本文将PLC控制器作为主控制器，进行机械电气传动同步控制器的研发设计。通过对控制器硬件的模块化，使各个模块共同组成可编程控制器，设计人员可以根据具体的控制需求，合理选择控制器中模块的数量。
2.2.同步控制器的主要设计内容
第一，控制器的设计，根据机组控制器的实际需求与经济性原则，本文选择西门子SIMATICS7-200系列的CPU266集散自动化系统作为控制器，该集散自动化系统具有十分广泛的使用范围，不仅能够发挥继电器的功能，还能够完成复杂性相对较高的自动化控制，具备良好的扩展性以及指令性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从本质角度而言，S7-200系列控制器属于逻辑控制器，具备显著的程序编辑特性，属于可编程控制器。其中，用户程序指令主要包括计数器、定时器、智能模块之间的通讯以及复杂数学运算等指令，控制器会对输入状态进行监视，并对输出状态进行调整，从而实现机组的有效控制。总体来说，本文选择的S7-200系列具备较强的可靠性与拓展性，能够实现实时控制，应用范围广泛，使用简单便捷，而且控制器内部具有强大的集成功能，可以满足机组的控制需求。
第二，传感器的设计，就目前的研发水平而言，控制系统应用最为广泛的传感器为光电编码器，该传感器只要通过光电转换操作就能够完成输出轴部位数字量以及机械几何位移量向脉冲的转换。一般来说，光电编码器主要由光电码盘与光电检测装置成。本文设计的控制器中使用PIE-512-G05E型编码器，该编码器能够和φ1.85m的拽引机同步，当光电编码器运转一圈时，能够产生512个脉冲，脉冲罐笼能够运转0.01135m；当拽引机运转一圈时，罐笼能够运转5.812m。
第三，输入/输出模块的设计，输入/输出模块的设计主要包括数字模块以及模拟模块这两部分。其中，数字模块的设计分为输入模块和输出模块这两种，本文选择西门子EM223系列的数字量模块，结合PLC控制系统的相关要求，计算出相应的数字输入与数字输出保留余量，最终选择16作为数字的输入与输出量；模拟模块主要用于模拟信号和数字量之间的转换，本文选择西门子EM235作为控制器的模拟模块，该模块可以支持12位模拟量的输入，根据模拟输入端的具体电流值和电压值，给出相应的原始数字值，这里的原始数字值主要是指没有进行滤波处理或者线性化处理的数字。
第四，软件程序的设计，根据PLC控制系统的内容，其软件程序主要包括以下几部分：主程序、初始化程序、串行通讯及以太网通讯程序、模拟量处理程序、数据处理与转换程序、参数设置程序以及故障处理程序等。本文研发的同步控制器中，PLC程序主要按照执行循环扫描的方式，通过光电转码器进行转速的采集，并立即进行转速差以及转差率的对比分析，从而获得相应的误差补偿值，实现传动同步控制。通过全面的程序设计为控制器的稳定可靠运行提供保障，有助于控制器控制效果的提升[1]。
2.2设计同步控制器的应用分析
在实际的控制器应用过程中，PLC控制系统的监控程序设计需要通过VB来实现，然后根据机组的实际运转速度数据，进行相应曲线的绘制。在技术人员为按成机组的速度数据采集之后，需要间隔15ms再进行下一次的速度数据采集。观察牵引辊和印刷辊的速度曲线可知，在生产不断进行的过程中，速度曲线也会出现相应的改变。虽然从实际角度看来，牵引辊的速度和印刷辊的速度一直，但是为了提高控制的稳定性，明确印刷速度对牵引速度的影响，需要将两者进行区别分析。具体而言，牵引辊速度的变化会引起印刷辊速度的变化。根据控制器的应用效果可知，通过本文设计的PLC控制器，能够实现牵引辊以及印刷辊的同步控制，确保机组进行同步相应，避免机组运行过程中出现较大幅度的波动[2]。
结论
综上所述，信息技术的发展促进了工业行业的自动化发展，技术人员需要应用先进技术进行工业生产。通过本文的分析可知，技术人员可以利用PLC技术进行可编程控制器的设计，对机械电气传动系统进行有效的速度同步控制，提高控制的准确性与可靠性，保障传动系统的稳定运行，为工业生产提供可靠的技术支持。希望本文的分析可以为相关研究提供参考。
参考文献
[1]徐卫彬,郭玉辉,郑亚伟,罗冰峰,贾欢.基于现场可编程门阵列的加速器同步控制器设计[J].强激光与粒子束,2015,27(01):205-208.
[2]卢金铎,高静,李文强.双电机传动机械系统的同步控制器设计[J].科技创新导报,2014,11(19):80-81.
论文作者:张骏升
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：控制器论文; 速度论文; 机组论文; 本文论文; 模块论文; 机械论文; 脉冲论文; 《电力设备》2018年第17期论文;