一种可便捷调速的变频调速控制方法和系统与流程

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种可便捷调速的变频调速控制方法和系统。

背景技术：

现有技术中的输送机或输送带的可编程逻辑控制器(plc，programmablelogiccontroller)的变频调速控制程序都是以调整输出频率来实现。例如西门子plc对变频器控制的频率输出数值范围为0-16384，对应电机的输出频率为0-50hz，可以根据如下公式(2)计算得到需要输入plc的频率输出数值：

其中，vhz表示变频器的与电机转速对应的输出频率。

在得到频率输出数值n之后，将数值n输入系统，当现场测量的线速度过高时，降低数值n，当现场测量的线速度过低时，提高数值n，经过反复调整数值n，使设备最终能够输出合适的线速度。可见，为了达到符合要求的线速度，需要工作人员反复调整数值n并进行测试，浪费人力和时间。

技术实现要素：

本发明提供一种可便捷调速的变频调速控制方法和系统，以解决现有技术中对输送机或输送带调速时，还需要检测外部线速度以对比调整校准输出频率的问题。

本发明提供的可便捷调速的变频调速控制方法，包括：

可编程逻辑控制器接收用户输入的线速度；

可编程逻辑控制器根据所述线速度和预设参数得到控制频率值；

可编程逻辑控制器根据所述控制频率值向变频器发送速度调整指令，以调整变频器的变频输出频率；

所述变频器根据所述变频输出频率驱动电机运转，以使所述电机驱动输送带按照所述线速度进行输送。

进一步，本发明所述的变频调速控制方法，所述预设参数包括：减速机减速比、链轮直径、待调整电机的额定转速和控制变频器常数。

进一步，本发明所述的变频调速控制方法，具体根据如下公式(1)计算得到控制频率值：

其中，n表示所述控制频率值，v表示所述线速度，ib为所述减速机减速比，d表示所述链轮直径，n表示所述待调整电机的额定转速、a表示控制变频器常数、π表示圆周率。

进一步，本发明所述的变频调速控制方法，所述速度调整指令包括：

若n＜0，将所述变频器的变频输出频率值设为0；

若n＞a，将所述变频器的变频输出频率值设为a；

否则，将所述变频器的变频输出频率值设为n。

本发明提供的可便捷调速的变频调速控制系统，包括：可编程逻辑控制器、变频器和输送设备；

所述输送设备包括：输送带、链轮、减速机和电机；

所述输送带设于所述链轮，以使所述链轮驱动所述输送带运动；所述电机驱动所述链轮转动；所述减速机设于所述链轮，以对所述链轮进行速度调整；

所述可编程逻辑控制器与所述变频器连接，所述变频器对所述输送设备的所述电机进行控制；

所述可编程逻辑控制器用于：接收用户输入的线速度，根据所述线速度和预设参数得到控制频率值，并且，根据所述控制频率值向变频器发送速度调整指令，以调整变频器的变频输出频率；

所述变频器用于：根据所述变频输出频率驱动电机运转，以使所述电机驱动所述输送带按照所述线速度进行输送。

进一步，本发明所述的变频调速控制系统，所述预设参数包括：减速机减速比、链轮直径、待调整电机的额定转速和控制变频器常数。

进一步，本发明所述的变频调速控制系统，具体根据如下公式(1)计算得到控制频率值：

其中，n表示所述控制频率值，v表示所述线速度，ib为所述减速机减速比，d表示所述链轮直径，n表示所述待调整电机的额定转速、a表示控制变频器常数、π表示圆周率。

进一步，本发明所述的变频调速控制系统，所述速度调整指令包括：

若n＜0，将所述变频器的变频输出频率值设为0；

若n＞a，将所述变频器的变频输出频率值设为a；

否则，将所述变频器的变频输出频率值设为n。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机程序指令，所述计算机程序指令根据本发明所述的方法进行执行。

本发明还一种计算设备，包括：用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行计算机程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发所述计算设备执行本发明所述的方法。

本发明提供的可便捷调速的变频调速控制方法和模块，不需要通过外部线速度对比方式实现调速操作，省去了调整校准的步骤，使用便捷，大幅提升了工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的工作原理示意图；

图3为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的应用场景示意图；

图4为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法与现有技术的对比示意图；

图5为本发明实施例二的输送设备的工作原理示意图；

图6为本发明实施例二的可便捷调速的变频调速控制方法的具体流程示意图；

图7为本发明实施例三的可便捷调速的变频调速控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的流程示意图，如图1，本发明实施例一提供的可便捷调速的变频调速控制方法，包括：

步骤s101，可编程逻辑控制器接收用户输入的线速度。

步骤s102，可编程逻辑控制器根据所述线速度和预设参数得到控制频率值。

步骤s103，可编程逻辑控制器根据所述控制频率值向变频器发送速度调整指令，以调整变频器的变频输出频率。

步骤s104，所述变频器根据所述变频输出频率驱动电机运转，以使所述电机驱动输送带按照所述线速度进行输送。

图2为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的工作原理示意图，图3为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法的应用场景示意图，如图2、3所示，用户将需求的线速度输入可编程逻辑控制器(plc，programmablelogiccontroller)。plc根据该线速度和预设参数计算控制频率值。预设参数包括输送设备的机械参数，例如输送设备中，减速机减速比、链轮直径、电机额定转速等。控制输送设备的计算机自身并不存储输送设备的预设参数，需要用户根据不同的输送设备进行录入存储。之后，plc根据得到的控制频率值对输入变频器的变频输出频率进行调整，变频器根据输入的变频输出频率控制电机转速，进而使输送带按照用户需求的线速度进行运动。

图4为本发明实施例一的可便捷调速的变频调速控制方法与现有技术的对比示意图，如图4所示，现有技术即为原模式调速操作，其首先粗略估算频率输出数值n，例如基于背景技术中的公式(2)计算n，将其作为频率预设输入系统，之后需要实际测量输送带线速度，根据线速度是否达标，反复调整该数值n，以对电机进一步校准，直至线速度满足要求，增加了生产作业工序，而且校准失误也可能带来额外的生产作业风险。而现模式调速操作，即本发明的变频调速控制方法，用户仅需要输入需求线速度及机械参数，由plc自动计算与线速度对应的变频输出，不需要工作人员反复调整校准频率输出值n的过程，避免浪费时间而且比人工校准调整更加精确。

图5为本发明实施例二的输送设备的工作原理示意图，如图5所示，输送设备20包括：输送带21、链轮22、减速机23和电机(图中未示出)。其中，电机用于驱动链轮22转动，链轮22带动输送带21运动，从而在输送带上输送物品。减速机23对链轮22进行减速以调整输送带21的线速度v。链轮22的直径为d。

本发明实施例二提供可便捷调速的变频调速控制方法应用于图5所示的输送设备20，如图1所示，该方法具体包括：

步骤s101，可编程逻辑控制器接收用户输入的线速度。

步骤s102，可编程逻辑控制器根据所述线速度和预设参数得到控制频率值。

其中，所述预设参数包括：减速机减速比、链轮直径、待调整电机的额定转速和控制变频器常数。可以根据设备不同，预先设置输送设备类型信息与预设参数的对应关系，用户可以根据输送设备种类，在输入界面输入或选择输送设备类型信息，系统根据输送设备类型信息自动更新与之对应的预设参数，从而避免用户每次都需要输入预设参数的繁琐操作，还避免了人工输入有可能出错的风险。

其中，具体根据如下公式(1)计算得到控制频率值：

其中，n表示所述控制频率值，v表示所述线速度，ib为所述减速机减速比，d表示所述链轮直径，n表示所述待调整电机的额定转速、a表示控制变频器常数、π表示圆周率。

其中，上述公式(1)通过如下方法得到：

首先，线速度根据如下公式(3)计算得到：

其中，v1表示输送带21的线速度，d表示链轮22的直径，n表示待调整电机的额定转速，ib表示减速机23的减速比，π表示圆周率。

根据线速度公式(3)推导出plc的给定控制值的公式(4)：

其中，n表示控制输出频率，v表示所述需求线速度，a表示控制变频器常数。例如西门子控制变频器在额定速度50hz的工况下的给定控制字数值为16385，则此处n＝50，a＝16385。

最终得到控制输出频率计算公式(1)：

其中，需求线速度v可由用户通过输入界面直接输入。减速机减速比ib、链轮直径d、待调整电机的额定转速n、控制变频器常数a等参数可以根据输送设备实际情况测量或者直接读取，并设置于plc控制程序或者由用户直接输入。

步骤s103，可编程逻辑控制器根据所述控制频率值向变频器发送速度调整指令，以调整变频器的变频输出频率。

其中，所述速度调整指令即赋值指令，对变频器的输入赋值，该过程具体包括：

若n＜0，将所述变频器的变频输出频率值设为0；

若n＞a，将所述变频器的变频输出频率值设为a；

否则，将所述变频器的变频输出频率值设为n。

步骤s104，所述变频器根据所述变频输出频率驱动电机运转，以使所述电机驱动输送带按照所述线速度进行输送。

其中，n的范围为：0≤n≤a，为避免程序逻辑错误，若未达到该范围，若n＜0，则对变频输出频率赋值为0；若超过该范围，对变频输出频率赋值为最大值a；若在该范围之内，以计算的n对变频输出频率赋值。

图6为本发明实施例二的可便捷调速的变频调速控制方法的具体流程示意图，如图6所示，本发明实施例二的可便捷调速的变频调速控制方法具体包括：

参数初始化；既可以由用户直接输入，也可以根据输送设备类型信息与预设参数的对应关系自动获取；

根据用户输入的线速度以及上述预设参数，按照公式(1)计算得到数值n；

其中，n表示所述控制频率值，v表示所述线速度，ib为所述减速机减速比，d表示所述链轮直径，n表示所述待调整电机的额定转速、a表示控制变频器常数、π表示圆周率。

判断n是否小于0，若n＜0，则对变频器的变频输出频率赋值为0；否则进入下一步，判断n是否大于a；若n大于a，则对变频器的变频输出频率赋值为a；否则进入下一步，对变频器的变频输出频率赋值为n；

变频器根据数值n对输出刷新，以按照数值n对输送设备的电机进行驱动，使得输送设备的输送带的线速度达到用户输入的线速度。

本发明实施例一、二的算法封装的功能块程序采用了步进梯形指令(stl，stepladderinstruction)语言编写，大大缩短了程序执行的扫描周期，节省plc内存资源。stl编程类似汇编语言，和机器码对应，stl编程直接操作寄存器，实现同样功能时可以减少运算量和寄存器调用次数，数据转换是只关心数据类型的长度，减少了数据类型转换，执行效率高。

图7为本发明实施例三的可便捷调速的变频调速控制系统的结构示意图，如图7，本发明实施例二提供的可便捷调速的变频调速控制系统，包括：可编程逻辑控制器31、变频器32和输送设备20。

如图5所示，输送设备20包括：输送带21、链轮22、减速机23和电机。

其中，所述输送带20设于所述链轮22，以使所述链轮22驱动所述输送带21运动；所述电机驱动所述链轮转动22；所述减速机23设于所述链轮22，以对所述链轮22进行速度调整。

其中，所述可编程逻辑控制器31与所述变频器32连接，所述变频器32对所述输送设备20的所述电机24进行控制；

所述可编程逻辑控制器31用于：接收用户输入的线速度，根据所述线速度和预设参数得到控制频率值，并且，根据所述控制频率值向变频器32发送速度调整指令，以调整变频器的变频输出频率；

所述变频器32用于：根据所述变频输出频率驱动电机24运转，以使所述电机24驱动所述输送带按照所述线速度进行输送。

用户通过输入模块20输入线速度、预设参数等。输入模块20包括键盘、显示屏等。

在本发明一个可选实施例中，所述预设参数包括：减速机减速比、链轮直径、待调整电机的额定转速和控制变频器常数。

在本发明一个可选实施例中，本发明所述的变频调速控制系统，具体根据如下公式(1)计算得到控制频率值：

其中，n表示所述控制频率值，v表示所述线速度，ib为所述减速机减速比，d表示所述链轮直径，n表示所述待调整电机的额定转速、a表示控制变频器常数、π表示圆周率。

在本发明一个可选实施例中，本发明所述的变频调速控制系统，所述速度调整指令包括：

若n＜0，将所述变频器的变频输出频率值设为0；

若n＞a，将所述变频器的变频输出频率值设为a；

否则，将所述变频器的变频输出频率值设为n。

本发明实施例三的变频调速控制系统为本发明实施例二的控制方法的实现装置，具体原理请见本发明实施例二的控制方法，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机程序指令，所述计算机程序指令根据本发明实施例一、实施例二所述的方法进行执行。

本发明实施例还提供一种计算设备，包括：用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行计算机程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发所述计算设备执行本发明实施例一、实施例二所述的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。