PLC控制变频器

PLC控制变频器（精选十篇）

PLC控制变频器 篇1

变频器具有体积小、控制灵活、抗干扰能力强、可靠性高等优点。被广泛应用在各行业生产中, 成为交流电动机调速的主要设备。现代工业生产通过变频器与PLC结合使用, 实现生产设备的自动化控制, 达到节能和调速的控制要求。

以下以西门子S7-200系列PLC控制MM440变频器为例, 介绍PLC对变频器的控制控制方法。

1 使用PLC数字量输出信号, 控制变频器实现多级调节

使用PLC数字量输出信号, 控制变频器输入端子。通过编程, 使PLC输出口实现不同的逻辑组合, 控制变频器选择对应的预置速度。再通过对变频器启动、停止端子和方向端子的通断状态控制, 即可以实现电动机的启停控制和输出频率的改变。此方法, 主要应用于控制电动机按预先设定的几个固定频率运转的场合。

MM440变频器开关量输入端子DIN1-DIN6, 可以通过参数P0701~P0706的值设置成不同功能 (共19种) 。当参数设置成15~17时, 端口作为变频器的频率选择。

变频器设置步骤:

1) 设置变频器参数P1000=3, 变频器的频率设置为开关量控制。此时, MM440变频器的频率由数字输入端口 (DIN1-NIN6) , 进行选择。

2) 设置频率选择接口的功能。修改P0701~P0706可对应设置DIN1-DIN6的功能。当设置成15-17时, 可实现三种频率的选择方式:

(1) 直接选择 (P0701-P0706=15)

在这种操作方式下, 选通一个数字输入即对应选择一个固定频率 (对应频率在参数P1001~P1006中设定) 。当多个输入同时激活时, 选定的频率是他们的总和。

(2) 直接选择+on命令 (P0701-P006=16)

在这种操作方式下, 数字量输入既选定固定频率, 又具有启动功能。

(3) 二进制编码选择+ON命令 (P0701-0706=17)

选用DIN1~DIN6中的端口可通过编码的方式设置16种频率。下表为DIN1~DIN4组合成的二进制编码, 不同值对应的频率设定。

2 使用模拟量输出信号, 提供变频器的频率给定信号, 实现无极控制

通过给变频器模拟量输入通道不同的电压或电流信号, 可以设置变频器的工作频率。再结合数字量输入口控制, 即可实现正/反转、起、停控制及变频控制。此种方法, 能够实现近似无极调速。但要求控制变频器的PLC提供模拟量输出信号, 可以通过扩展模拟量输出模块, 或选用带模拟量输出功能的PLC模块, 如CPU224XP, 实现对变频器频率的控制。

MM440变频器有两路模拟量输入通道, 相关参数以in000和in001区分, 可以通过P0756分别设置每个通道属性, 例如:当P0756设置成“=2”时, 变频器的模拟量输入信号设置为“单极性电流输入 (0至20m A) ”。

3 使用串行通信方式, 实现变频器的频率控制和参数读写

使用通信方式控制变频器, 具有接线简单, 稳定性好, 控制灵活等优点。不但可以实现变频器频率的设定, 也可以读、写变频器的参数, 从而连续实现变频器的远程控制和监视。

S7-200与西门子的变频器之间可采用USS协议进行通信。USS协议 (Universal Serial Interface Protocol通用串行接口协议) 是SIEMENS公司所有传动产品的通用通讯协议, 它是一种基于串行总线进行数据通讯的协议。USS按照串行总线的主从通讯原理来确定访问的方法。总线上最多可以连接1个主站 (PLC) 和最多31个从站 (变频器) 。每个变频器, 编址成不同站号。主站设置通信包中的地址字符来选择要传输的数据的从站。在主站没有要求从站进行通讯时, 从站本身不能首先发送数据, 各个从站之间也不能直接进行信息传输。

硬件上:协议采用RS485标准, 具有很高的抗噪声能力。允许工作在超长距离的场合 (可达1000米) 。通信最大波特率57600bit/s。USS主站在条件允许下, 尽量选用直流型的CPU (针对S7-200系列) , 通讯电缆可采用双绞线或采用屏蔽双绞线 (抗干扰性能更好) 。

编程:西门子公司提供USS协议的指令库。指令库提供14个子程序、3个中断程序和8条指令以支持USS协议。指令库安装后, 用户可在STEP 7 Micro WIN软件中直接使用库中的指令。使用指令时, 其自带的子程序或中断程序自动加载到项目中。常用的指令如:USS_INT, 初始化指令, 用于允许或禁止PLC与变频器的通信, 以及改变通信参数;USS_CTRL, 控制指令, 用于控制处于激活状态的变频器起停、方向、转速及故障复位;USS_RPM_x/USS_WPM_x, 读/写变频器参数指令, 用于从变频器读取或向变频器写入指定参数的参数值, 并返回指令执行的相关信息。

如不采用指令库中的指令, 则需依据USS协议的格式自行编写通信程序, 包括通信参数设计、校验、参数读写等。USS协议的报文结构如下:

STX (=02hex) 为开始字符。LGE为后面字节的长度 (总的报文长度为LGE+2) 。ADR为一字节的地址字节, 用以指定变频器地址 (0~31) , 则信息被指定的从站接受。另也可设置新校被所有的从站接受。ATA1~DATAN为有效数据区, 分为PKW和PZD。PKW说明需要进行的操作 (如读、写参数) 及操作需要的数据;PZD区域用以控制和监控变频器, 其处理的优先级要高于PKW, 保证主站及时监控到最新数据 (详细信息可查阅西门子公司提供的产品手册) 。报文以数据块的检验符 (BBC) 结束。校验符 (BBC) 1字节, 采用异或和校验。

另外, 对于通信速度要求较高的应用场合可采用PROFIBUS-DP通信方式。通信速度可达12Mbaud, 一个DP系统最多可以连接125个从站。并允许多主站操作。此时S7-200需扩展通信模块。变频器需要安装PROFIBUS模板。

4 结论

对变频器的PLC控制方式的选择应根据实际应用的具体要求。一方面要考虑开发成本, 另一方面也要考虑到系统的稳定性和扩展性。

参考文献

[1]西门子自动化.MICROMASTER 440 0.12kW-250kW使用大全[Z].2011.

[2]龚仲华.交流伺服与变频器应用技术三菱篇[M].机械工业出版社, 2013, 01.

[3]卫洁琼, 李铁鹰.PLC在备煤控制系统中的应用[J].煤矿机电, 2010 (02) .

PLC控制变频器 篇2

PLC实习报告

变频器控制电机

姓名：XXX 班级：ＸＸＸＸＸ 学号：XXXXXX 院系：电气信息工程学院 指导教师：ＸＸＸＸ

实习日期：ＸＸＸＸ．Ｘｘ．ｘｘ

目录

一、实习目的和任务……………………………………….…..…1

二、实习的基本要求…………………………….………….…..…2

三、硬软件介绍……………………………………………..……..…3

四、实习步骤……………………………………………..……..…….4

五、系统调试及运行………………………………………………6

六、实习体会…………………………………………………………..8

七、参考文献…………………………………………………………..9

八、教师评语…………………………………………………………..10

北华大学

PLC实习报告

一、实习目的和任务

实习名称：PLC变频控制实现电动机正反转及调试

实习内容：通过PLC模拟量模块控制变频器运行。外部电位器由PIW272送入PLC中，当给定值大于2V时，将外部给定值直接通过PQW272送到变频器频率给定端。画出外部接线图，并设计梯形图。

实习目的：

1、掌握西门子MM420变频器的使用。

2、掌握基本逻辑指令格式及应用。

3、进一步了解西门子S7-300PLC的功能和应用方法以及调试方法。

4、了解STEP7的编程环境及其基本操作，掌握STEP7的基本操作步骤。

5、利用PLC构成电动机启动、停止和正、反转控制系统。

二、实习基本要求：

1、闭合开关SB1时，电动机正向运转，转速由PLC模拟量输出来控制，电动机转速可由0到额定值连续变化，断开SB1，电动机停止运行。

2、闭合开关 SB2时，电动机反向运转，变频器数字输入端口“6”为“NO”,电动机转速可由0到额定值连续变化，断开SB2，电动机停止运行。

三、硬软件介绍：

1、西门子S7-300PLC

1)S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。

北华大学

PLC实习报告

2)产品特性编辑

针对低性能要求的模块化中小控制系统 可配不同档次的CPU 可选择不同类型的扩展模块 可以扩展多达32个模块 模块内集成背板总线

网络连接-多点接口(MPI),-PROFIBUS或-工业以太网 通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制 3)产品特点编辑 循环周期短、处理速度高

指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能 产品设计紧凑，可用于空间有限的场合 模块化结构，设计更加灵活 有不同性能档次的CPU模块可供选用 功能模块和I/O模块可选择

有可在露天恶劣条件下使用的模块类型 4)工作原理编辑

PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。

在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。

循环程序处理过程可以被某些事件中断。

北华大学

PLC实习报告

在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区（在CPU的系统存储区）

2、MM420变频器

MM420变频器西门子变频器是由德国西门子公司研发、生产、销售的知名变频器品牌，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。并以其稳定的性能、丰富的组合功能、高性能的矢量控制技术、低速高转矩输出、良好的动态特性、超强的过载能力、创新的BiCo（内部功能互联）功能以及无可比拟的灵活性，在变频器市场占据着重要的地位。

具体简化BOP调节步骤如下：

1.恢复工厂设置：p0010=30 p0970=1 即：调试完毕，恢复原样，此时变频器会显示（p---或者BUSY）请片刻等待。

2.调试时： P0010=1 即：此状态各参数可改变

P0100=0 选择工作地区为0表示kw P0304=380（220）V 电动机额定电压 P0305=1.6（0.9）A 额定电流 p0307=0.25 KW 额定功率 P0310=50 HZ 额定电源频率 P0311=1400 R|min 额定转速 P0700=1 1为基本操作面板 P1000=1 选择频率设置值 P1080=X（自己设定值）电动机最小频率 p1082=50 电动机最大频率 P1120=10 斜率上升时间

北华大学

PLC实习报告

P1121=10 斜率下降时间 P3900=1 结束快速调试 完成调节

3、STEP 7 STEP 7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。

STEP 7具有以下功能:硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的相关帮助。

在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现STEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP 7中。

PC/MPI适配器用于连接安装了STEP 7的计算机的RS-232C接口和PLC的MPI接口。计算机一侧的通信速率为19.2kbit/s或38.4kbit/s，PLC一侧的通信速率为19.2kbit/s~1.5Mbit/s。除了PC适配器，还需要一根标准的RS-232C通信电缆。

四、实习步骤：

1、PLC硬件组件

MM420变频器可以通过数字量输入端口控制电动机的正反转，由模拟输入端控制电动机转速大小。MM420变频器的模拟量输入为0-10V电压，在模拟量输入端接一电位器便可。

通过设置P0701的参数值，使数字输入“5”端口具有正转控制功能；通过设置P0702的参数值，使数字输入“6”端口具有反转控制功能（参数功能

北华大学

PLC实习报告

见《MM420使用大全》）；模拟量输入“3”和“4”端口外接实验台模拟量给定输出，通过“3”端口输入大小可调的模拟电压信号，控制电动机转速大小。即由数字量控制电动机的正反转方向，由模拟控制电动机转速大小。

要用PLC通过模拟量控制变频器，就必须有相应的模拟量模块，这里我们要选择相应的西门子的SM的模拟量模块，具体的硬件配置如下所示：

图1.硬件组建

北华大学

PLC实习报告

PLC外部接线图：

SB1I0.0I0.1SB2Q0.0Q0.1PLCQV0MANA563MM42049MV0+MO-24V M12VMPLC变频控制电机正反转

北华大学

PLC实习报告

PLC程序设计

北华大学

PLC实习报告

五、系统调试及运行：

1、电动机正转：闭合开关SB1时，变频器数字输入端口“5”为“ON”，电动机正向运转，转速由外接给定电位器来控制，模拟电压信号从0V~+15V变化（调节时转速不要超过额定转速，以免损坏电动机）。通过调节电位器改变端口“3”模拟输入电压信号的大小，可平滑无极的调节电动机转速的大小。断开SB1，电动机停止运行，通过P1120和P1121参数，可改变斜坡上升时间和斜坡下降时间。

2、电动机反转：闭合开关SB2时，变频器数字输入端口“6”为“ON”，电动机反向运转，转速由外接给定电位器调节，断开SB2，电动机停止运行。该模拟量同样来自模拟量输出模块，利用PLC来控制。

六、实习心得：

为期一周的PLC实习就这样结束了，这一周的实习让我收获了不少。我们实习的项目是PLC变频器控制实现电机正反转及调速。通过这次PLC实习，我了解了S7-300PLC的功能和调试方法，对PLC梯形图、指令表、外部接线图也有了更好的了解。同时，也基本掌握了STEP7的基本操作步骤，并且亲自使用绘图软件绘制了实习内容的外部接线图。

这次PLC实习我们采取的是以小组为单位的学习，我们是一个三人小组。通过这次实习我感受到了团队的力量，知道了团队合作的重要性。在遇到问题

北华大学

PLC实习报告

时我们相互讨论共同解决，在讨论的过程中尽可能的统一思想，共同完成实习任务这次的实训是我们第一次接触编程实践，以前上课的时候虽然老师也是总叫我们去编程和做作业，但是我们都不知道在实际中我们的程序能不能用，所以我们对PLC这门课业就没有发费太大心思。但是这次的实训让我有很大启发。刚开始接触时信心十足，觉得没有什么大不了的，因为觉得以前编写的程序都很简单，也不用太多时间，所以很轻视。后来发现并没有想象的简单，我们开始自己想办法解决遇到的一些问题，有不明白的找学长请教，最后经过努力我们组是全班第一个完成实习要求的小组。

通过这次对PLC控制，让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。

总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。

七、参考文献

[1]《PLC技术使用教程——基于西门子S7-300》 弭洪涛 孙铁军 牛国成 电子工业出版社

[2]《PLC实验指导书》 弭洪涛 杨伟鸿 北华大学内部资料

北华大学

PLC实习报告

八、教师评语

教师评语:

成绩:

PLC控制变频器 篇3

【关键词】PLC控制系统干扰源分析处理措施

随着PLC控制系统及变频器等工业生产自动化系统的应用越来越普及和广泛，人们对控制系统及设备的安全性、可靠性要求越来越高，控制系统的稳定运行能力成为安全生产的核心。自动化控制系统中的关键设备PLC控制器、变频器，主要是用在生产现场，生产现场的电气设备和线路形成了复杂的电磁干扰信号。要提高自动化控制系统的稳定运行能力，必须解决各种电磁干扰的影响，才能有效保证系统可靠运行。

一、电磁干扰信号分析

1、主要的电磁干扰信号可以分为共模干扰信号和差模干扰信号。共模干扰主要是指同时加载在各个输入信号接口段的共有的信号干扰。共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰，由地电位差及电磁辐射在信号线上感应的同方向共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输送的共模电压普遍较高，有的可高达上百伏，直接影响测控信号，造成元器件损坏。

差模干扰是存在于相线与相线，以及相线与中线之间的干扰。两路输入的干扰信号，大小不相等，或方向不相同。有的通过安装隔离变压器能解决问题。

2、现场实践证明，因电源的干扰产生干扰信号造成PLC控制系统故障的情况占据了相当大的比例，例如在一次安装矿用绞车信号设备时，出现了绞车信号打点时，皮带信号同时也响；皮带信号打点时，绞车信号也响的故障现象。由于打点信号互相影响，直接影响现场的安全生产，通过现场分析实验，发现由于绞车信号和皮带信号接在同一台综保开关上，使用同一路电源相互影响干扰造成。

3、部分控制系统的信号传输回路，为了避免干扰，信号部分和接收设备的公共线都要接地，应尽量使用隔离器将两个接地隔离开。例如一些温度流量的测量调节系统，设备在现场和控制室都需要接地；由于地电位差的存在，如果出现一个以上的接地点就会形成地回路，使仪表引入干扰，因此同一信号回路、同一屏蔽层或排扰线最好有一个接地点，避免有多个接地点，除了既定接地以外，其他部位应与一切金属部分隔离。信号回路的接地位置根据仪表类型决定。温度流量传感器等应在现场接地。避免影响信号精确度和在输入、输出设备中的传输效果。消除感应及外部输入信号形成的干扰。

二、消除自动控制系统干扰源的措施

1、完善可靠的接地措施。其中电源电缆两端接地，电机接地端接在电源段接地排上，最终汇入动力柜汇流排。信号线缆中模拟信号大多单端接地，消除双端接地时地电势不同引起的地电流干扰信号。而对于数字信号大多采用双端接地。带屏蔽单端接地是在电缆一端将金属屏蔽层接地，而另一端不直接接地。在单端接地的情况下，没有接地的一端屏蔽层对地之间有感应电压存在，其电压与电缆长度成正比，但是不会形成电流环流，屏蔽层一端接地利用压制电势电位差消除电磁干扰。在电缆长度不超过一定距离的情况下，效果较好。信号电缆屏蔽层双端接地时，屏蔽层金属端没有感应电压存在，但是有可能感应出电流环流，所以要消除周围干扰信号影响。

如果系统单独设置接地线，接地线必须符合标准，微机系统接地电阻应小于四欧姆。应与周围柜体、设备外壳连接一致，增大接地体的物理面积，使控制系统与周围电器、设备、控制柜等物体之间消除电位差，避免形成干扰信号。

2、利用信号隔离器解决干扰问题。将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。在控制系统的输入端和输出端中间安装信号隔离器后，可以有效预防干扰信号。

3、为了避免电磁辐射引起的干扰，在控制系统中采用隔离性能较好电源，如果条件允许接入电抗器。接地线尽量靠近变频器，远离电源线，变频器所用的接地线必须与其他设备接地线分开接地，绝对避免把所有设备接地线连在一起后再接地，同时变频器的接地端子不可与零线相接。

4、正确敷设、选用系统电缆线路，避免感应耦合引起的干扰。控制电路采用屏蔽线，当控制线和变频器相接时，屏蔽层可不用接地，而只需将其中一端接至变频器信号公共端即可，注意屏蔽层不论接公共端还是接地，只能在一端进行，且不可两端都接。其中控制线尽量远离输入输出线。控制线在空间上应尽量和输入输出线交叉，最好是垂直交叉，而不要平行。两根控制线相邻是可以相绞。以减少电磁干扰。

三、变频器对控制系统干扰分析

1、通过现场实践证明，变频器对现场控制系统干扰最大的是高次谐波干扰。

变频器的工作过程就是一个在控制系统处理下不斷的整流、逆变输出的过程。在工作过程中，必然产生各类高次谐波干扰。变频器产生的谐波使电力电容器产生额外的损耗，同时谐波使电压波形畸变产生尖峰电压，损害电容器的绝缘。如果变频器谐波频率与电容器和系统的其他部分构成的串联或并联谐振回路的谐振频率相等或相接近时就会出现谐振，影响电容设备正常运行。还对附近的电子仪表设备产生各种干扰，影响设备正常检测、计量和控制。

2、降低变频器干扰的方法

根据干扰频段的不同，可以在变频器输入端安设滤波器；可以选择降低变频器载波频率，或者在变频器的电源出入线采取增加电抗器、接线采用屏蔽线并且要求二端良好接地，也可对线路增加金属管护套。对变频器本身采取良好可靠接地措施，缩短接线。如果条件允许，可以将变频率器单独装设在专用金属电器柜内，把变频器输出端与电机之间的联线，换成铠装电缆。

PLC控制系统及变频器等工业生产自动化系统是现代生产系统的核心控制部分，只有采取必要的抗干扰措施，消除或减少干扰源，才能保证生产系统可靠、稳定的运行。

作者简介

PLC控制变频器 篇4

作为传统继电器的替代产品, 可编程逻辑控制器是一种数学运算与操作的控制装置, 非常适合在恶劣环境下运行。变频器和PLC的组在工业自动化控制系统中得到了广泛地应用, 并由此产生类型多变的PLC变频器网络控制系统。

PLC控制变频器调速的方式多样且复杂, 但归纳起来主要有如下三种类型: (1) 利用PLC和变频器通信控制网络的功能, 在基于RS-485通信接口的基础上, 自动化设计者可以对变频器进行控制, 然后通过PLC编程来实现运行信号和速度指令的发送, 此种调速方式适合于多台变频器控制的情况; (2) 操作人员通过在变频器控制面板或端子设置不同的运行参数, 由电位器调节给定来设定变频器的运行频率, 或者运行参数由PLC设定的控制来完成, 然后通过D/A转换模块输出模拟信号来对变频器的速度进行控制: (3) 其他网络协议控制方式, 此种方式的成本比较高。

2 由欧姆龙PLC和变频器组成的控制系统

吊车广泛应用于我国的各行各业, 为了实现“控制简便、节能、精准定位、灵活调速和高可靠性”等要求且适应国家提出的节能降耗, 新型吊车基本采用触摸屏协助操作并显示、PLC控制、变频器执行的控制方法。本文将使用欧姆龙CJ系列PLC, 来设计基于OMRON PLC的新型动臂吊车控制系统。

(1) 系统的构成。基于OMRON PLC的新型动臂吊车控制系统的构成为:采用欧姆龙CJ系列PLC完成系统逻辑控制部分, 负责处理各种信号的逻辑关系;显示和控制的终端设备选用欧姆龙的NS系列, 它将对各被控设备的运行状态进行显示;选用欧姆龙通用变频器3G3RV-B4450-ZV, 以实现平稳操作和精确控制;PG卡选择PG-B2, 光电编码器选用增量式600P/r、放大输出、A相B相C相原点信号、轴径中空型的编码器;在变频器直流环节并联制动单元和制动电阻, 且选择铭牌为50Hz、70A、37KW、380V、1470r/min的三相异步电机。

(2) PLC的控制方法。输入信号包括外部制动信号的输入、频率模拟量的输入、设备报警信号、变频器的运行信号和手柄模拟量的输入等;控制对象包括零伺服信号、频率模拟量、变频器的运行信号和外部制动开关信号等;串口通信为与欧姆龙NS触摸屏进行数据通讯。

(3) 变频器的设置。基于OMRON PLC的新型动臂吊车控制系统选用欧姆龙通用变频器3G3RV-B4450-ZV, 以实现平稳操作和精确控制。在系统的设计过程中需要特别注意的是, 3 G3 R V-B4450-ZV是通用变频器, 而应用在新型动臂吊车控制系统中必须满足安全可靠、调速灵活、高效率和定位准确等要求, 因此相较于专用型变频器, 欧姆龙通用变频器3G3RV-B4450-ZV的参数设置要复杂得多。

曳引电动机的转速控制是闭环的, 由旋转编码器来实现曳引电动机转速的检测, 因此必须保证电动机和旋转编码器连接时的可靠性和同心度 (确保旋转编码器可以和电动机同轴旋转) , 从而确保所检测电动机转速的准确度。对于变频器的其它常用参数, 既可以自学实现, 也可以根据电机铭牌参数和电网电压来直接输入, 而基于OMRON PLC的新型动臂吊车控制系统采用的是自学方式, 具体方法为:在设置完变频器的相应参数后, 使变频器对所驱动的电动机进行自学习, 将曳引机制动轮与电动机轴脱离, 让电动机处于空载状态, 然后启动电动机来确保变频器识别和存储电动机的相关参数, 从而确保电动机处于最佳控制状态下。

3 由西门子PLC和变频器组成的控制系统

西门子PLC适用于各行各业及各种场合中的检测、监测及控制的自动化, 其最大特点是论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂的控制功能。本文将使用西门子PLC, 来设计基于西门子PLC的牵伸卷绕机系统。

(1) 系统配置。根据设计要求, 综合机器的先进性和成本因素, 系统采用如下配置:人机对话界面采用带RS-485通讯口的西门子TP27触摸显示屏;调速装置选用分辨率为0.01HZ的MMV型西门子变频器, 可使电机的转速精确达到0.3r/min, 牵伸倍数和卷绕张力的误差控制在0.02%以内;控制核心用西门子S7-216CPU型PLC及EM232模拟输出模块, 由于CPU216具有2组通讯口, 因此PLC与触摸屏、变频器三者之间采用网络通讯可简化硬件结构, 节约成本。 (2) 软件编程。系统采用网络通讯模式, 故选用CPU216作上位机, 10台变频器作下位机, 将10台变频器分别设置为站址3~13 (PLC站址为2, TP27站址为1) , 使PLC和变频器之间建立上、下位机关系。CPU216的一组通讯口以USS协议与变频器进行点对点通讯, 另一通讯口与触摸显示屏进行点对点通讯。在实际操作时, 由触摸屏键入的工艺参数进入PLC进行工艺运算, PLC将计算结果按站址传输给各台变频器和EM232模拟模块, EM232将PLC输入的数据转换成三角波模拟电流, 输入给槽筒变频器, 从而产生防叠丝干扰频率。 (3) 使用变频器时应注意的问题。模拟电流是输入给槽筒变频器的模拟量输入口1的, 因此必须结合实际运行情况, 设定变频器的参数P021~P024;变频器对输入的电机技术参数要求非常严格, 在电机运行前, 必须正确设定电机的技术参数, 且应进行自动测定 (P088=1) , 否则会导致电机运行不稳定, 甚至损坏元器件。

4 结语

PLC在工业自动化控制系统中, 最为常见的是变频器和PLC的组合应用, 并产生了多种多样的PLC控制变频器的方法, 构成了不同类型的变频PLC控制系统。本文主要分析并设计了由变频器与西门子PLC、变频器与欧姆龙PLC组成的控制系统, 以此来拓宽变频器的应用场合, 丰富网络控制模型。

参考文献

[1]孙业国.网络控制系统研究进展[J].科技导报, 2010, 28 (2) .

[2]徐家明.基于USS协议的PLC与变频器的通信设计与研究[D].武汉科技大学, 2008.

PLC控制变频器 篇5

山东新风光电子科技发展有限公司 杨国奎 孔亮 赵新军 郭培彬

Yang Guokui Kong Liang Zhao Xinjun Guo Peibin

摘 要： 本文介绍了风光变频器在某生活小区双恒压供水系统中的应用情况。

关键词： 风光变频器 PLC 恒压供水

Abstract: This article introduces Fengguang inverter in the some small-unit residential area double constant pressure water supply control application example situation.Key words: Fengguang inverter PLC Constant pressure water supply 1 引言

本文是针对某生活小区实际情况，结合用户生活 / 消防双恒压供水控制的要求，我们进行改造的一些心得。现将其中的改造情况介绍如下。

众所周知，恒压供水系统对于生活小区是非常重要的，例如在生活小区供水过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响居民生活。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大损失和人员伤亡。所以，生活小区采用生活 / 消防双恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。

基于上述情况，我公司对某生活小区供水系统进行改造，采用西门子 PLC 作为主控单元。利用风光供水变频器，根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的。改造提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效果。用户现场情况

如图 1 所示，市网自来水用高低水位控制器 EQ 来控制注水阀 YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给 PLC，作为水位报警。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用二台泵，平时电磁阀 YV2 处于失电状态，关闭消防管网，二台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀 YV2 得电，关闭生活用水管网，二台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，二台泵改为生活供水使用。

图 1 生活 / 消防双恒压供水系统示意图

现场设备参数如下 : 型号 65-315（I）A 流量 56m 3 /h 扬程 110m 效率 56% 转速 2900r/min 电机功率 37KW 3 系统控制要求

用户对二泵生活 / 消防双恒压供水系统的基本要求是：

⑴ 生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行。

⑵ 二台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出。

⑶ 在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过 1 天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长。

⑷ 二台泵在启动时都要有软启动功能。

⑸ 要有完善的报警功能。

⑹ 对泵的操作要有手动控制功能；手动只在应急或检修时使用。设备选型（1）风光 JD-BP32-XF 型供水变频器

JD-BP32-XF 型是山东新风光电子公司推出的专用于供水变频器，使用空间电压矢量控制技术适用于各类自控场合。在恒压供水中可以采用这类变频器。JD-BP32-XF 型变频器除具有变频器的一般特性外，还具有以下特性：水压高、水压低输出接口，变频器运行上限、下限频率（可以任意设定），可以方便地进行双压力控制，内置智能 PI 控制，以上功能非常适用于供水控制要求。在本例中选用 JD-BP32-37F（37KW）风光供水变频器拖动用户水泵。

（2）PLC 选型

① 控制系统的 IO 点及地址分配

根据图 1 所示及控制要求 , 统计控制系统的输入、输出信号的名称，代码及地址编号如下表 1 所示。水位上、下限信号分别为 I0.1、I0.2。

② PLC 系统选型

系统共有开关量输入点 8 个，开关量输出点 10 个 , 选用西门子主机 CPU222（8 入继电器出）1 台，加上扩展模块 EM222（8 继电器输出）1 台。即可满足用户供水控制要求

（3）压力传感器

在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可以采用远传压力表。在本例中采用远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板 3 脚、4 脚、5 脚即可。5 电气控制系统原理图

电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及 PLC 外围接线图三部分。

（1）主电路图

如图 2 所示为电控系统主电路。二台电机分别为 M1、M2。接触器 KM1、KM3，分别控制 M1、M2 的工频运行；接触器 KM2、KM4，分别控制 M1、M2 的变频运行； FR1、FR2 分别为二台水泵电机过载保护用的热继电器； QS1、QS2 和 QS3 分别为变频器和二台泵电机主电路的隔离开关； FU1、FU2 为主电路的熔断器； BPQ 为风光供水专用变频器。

图 2 主电路图

（2）控制电路图

如图 3 所 示为电控系统电路。图中 SA 为手动 / 自动转换开关，SA 打在 1 的位置为手动控制状态，打在 2 的状态为自动控制状态。手动运行时，可用按钮 SB1～SB6 控制二台泵的起 / 停和电磁阀 YV2 的通 / 断；自动运行时，系统在 PLC 程序控制下运行。

图中的 HL8 为自动运行状态电源指示灯。

图 3 电控系统控制电路图

（3）PLC 接线图

下图 4 所示为 PLC 及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号 SA1 被触动，I0.0 为 1。

图 4 双恒压供水控制系统及扩展模块的外围接线图系统程序设计

（1）程序中使用的 PLC 内部器件及功能，如下表 2 所示：

生活 / 消防双恒压的两个恒压值是我公司生产的风光供水专用变频器直接设定的。在本实例中，根据用户要求，生活压力设定为 0.35MPa, 消防压力设定为 0.60MPa。

压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板 14 脚、15 脚给出。

供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为 20Hz, 运行上限频率设为 50Hz。

（2）系统 PLC 控制程序如下：

结束语

随着变频调速技术的飞速发展，变频调速恒压供水技术在小区已普遍使用。用变频器来实现恒压供水，与其它供水方式相比较而言，其优点是非常明显的。节能效果十分显著，启动平稳，启动电流小，避免了电机启动时对电网的冲击，延长了泵和阀门等的使用寿命，消除了启动和停机时的水锤效应。供水控制系统提高了小区的供水质量。各项控制指标达到了用户的要求。风光变频器在小区恒压供水改造效果是明显的，改造是成功的。

参考文献

[1] 山东新风光电子用户使用手册 山东新风光电子科技发展有限公司。

作者简介

基于PLC的变频与工频切换控制 篇6

1.主电路

切换控制的主电路如图1所示,各接触器的功用是:(1)KM1用于将电源线接至变频器的输入端;(2)KM2用于将变频器的输出端接至电动机;(3)KM3用于将工频电源直接接至电动机。此外,因为在工频运行时,变频器将不可能对电动机的过载进行保护,所以,有必要接入热继电器KR,用于作为工频运行时的过载保护。

2.控制要求

由于在变频器的输出端是绝对不允许与电源相接的,接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通,互相之间必须有非常可靠的互锁。

二、切换控制的PLC与变频器接口电路及软件编程

1.PLC与变频器接口电路

如图1所示,旋钮开关SA1用于控制PLC的运行。运行方式由三位开关SA2进行选择,当SA2合至“工频”运行方式时,按下起动按钮SF1,由PLC将KM3接通,电动机接入工频运行状态,按下停止按钮ST1,电动机停止运行;当SA2合至“变频”运行方式时,按下起动按钮SF2,由PLC将KM2接通后,KM1也接通,电动机接入变频运行状态,按下停止按钮ST2,电动机停止运行。SB用于变频器发生故障后的复位。为了使KM2和KM3绝对不能同时接通,除了在PLC内部的软件(梯形图)中具有互锁环节外,外部电路中也必须在KM2和KM3之间进行互锁。

变频运行方式按下SF2的同时,PLC使中间继电器KA动作,变频器的FWD与CM接通,电动机开始升速,进入"变频器运行"状态。KA动作后,停止按钮ST1将失去作用,以防止直接通过切断变频器电源使电动机停机。

蜂鸣器HA指示灯HL用于在变频运行时,一旦变频器因故障而跳闸,也能进行声光报警。

2.PLC输入和输出接点分配表(见表1)

3.PLC软件编程

采用FX-MIN-C软件编程,PLC的梯形图如图2所示。

4.程序功能分析

(1)工频运行。首先将选择开关SA2旋至"工频运行"位,使输入继电器X0动作,为工频运行作好准备。按起动按钮SF1,输入继电器X2动作,使输出继电器Y2动作并保持,从而接触器KM3动作,电动机在工频电压下起动并运行。按停止按钮ST1,输入继电器X3动作,使输出继电器Y2动作并保持,从而接触器KM3失电,电动机停止运行。如果电动机过载,热继电器触点KR闭合,输入继电器X7动作,输出继电器Y2、接触器KM3相继复位,电动机停止运行。

(2)变频通电。首先将选择开关SA2旋至“变频运行”位,使输入继电器X1动作,为变频运行作好准备。按起动按钮SF1,输入继电器X2动作,使输出继电器Y1动作并保持。一方面使接触器KM2动作,将电动机接到变频器的输出端。另一方面,又使输出继电器Y0动作,从而接触器KM1动作,使变频器接通电源。按停止按钮ST1,输入继电器X3动作,在Y3未动作或已经复位的前提下,使输出继电器Y1“复位”,接触器KM2复位,切断电动机与变频器之间的联系。同时,输出继电器Y0与接触器KM1也相继复位,切断变频器的电源。

(3)变频运行。按SF2,输入继电器X4动作,在Y0已经动作的前提下,输出继电器Y3动作并保持,继电器KA动作,变频器的FWD接通,电动机开始升速并运行,进入变频运行阶段。同时Y3的常闭触点使停止按钮ST1暂时不起作用,防止在电动机运行状态下直接切断变频的电源。按ST2,输入继电器X5动作,输出继电器Y3复位,继电器KA失电,变频器的FWD断开,电动机停止。

(4)变频器跳闸。如果变频因故障而跳闸,变频器的“30B-30A”闭合,则PLC的输入继电器X10动作,一方面使Y1和Y3复位,从而输出继电器Y0、接触器KM2和KM1、继电器KA也相继复位,变频器停止工作。另一方面,输出继电器Y4和Y5动作并保持,蜂鸣器HA指示灯HL工作,进行声光报警。同时,在Y1已经复位的情况下,时间继电器T1开始计时,其常开触点延时后闭合,使输出继电器Y2动作并保持,电动机进入工频运行状态。

(5)故障处理。报警后,操作人员应立即将SA2旋至“工频运行”位。这时,输入继电器X0动作,一方面使控制系统正式转入工频运行方式;另一方面,使Y4和Y5复位,停止声光报警。当变频器的故障处理完毕,重新通电后,须首先按下复位按钮SB,使X6动作,从而Y6动作,变频器的RESET接通,使变频器的故障状态复位。

三、变频与工频切换控制的应用举例

切换控制常常应用在多台水泵的控制中,如图3所示。其切换过程是:首先,由“1号泵”(M1)在变频控制的情况下工作;用水量增大,“1号泵”已经达到额定频率而水压仍不足时,经过短暂的延时后,将“1号泵”切换为工频工作。同时变频器的输出频率迅速降为0Hz,然后使“2号泵”(M2)投入变频运行。当“2号泵”也达额定频率而水压仍不足时,又使“2号泵”切换为工频工作,而“3号泵”(M3)投入变频运行。反之,当用水量减少时,则先从1号泵,然后2号泵依次退出工作,完成一次加减泵的循环。控制电路与上面介绍的大同小异,只是其切换条件将由变频器的工作频率和压力表的下限值共同决定。一般情况下,当用水量减少、水压偏高时,关掉一台工频泵即可不将工频运行的水泵直接切换到变频运行。

实践证明,本切换控制电路采用的变频器及可编程控制器等硬件配置和程序设计是可行的。在实际控制中,采用PLC进行切换控制,还能随时修改可编程控制器的程序,以满足不同型号变频器应用中不同的变频与工频之间切换。

(作者单位:广东省工业高级技工学校;

PLC控制变频器 篇7

编程控制器 (PLC) 可编程控制器是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置, 作为替代继电器的新控制装置, 特点是简单、可靠、方便操作, 易于使用、可靠性高, 通常被用来野外数据采集和设备控制。用户可以根据自己实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器, 通过PLC控制变频器, 采用PID算法, 达到实现功能的最优控制。整个控制系统配置软件技术为用户可以组态软件, 该技术作为用户可定制功能的软件开发平台工具, 可实现显示电机转速, 可实现远程调速控制, 在PC机上可开发友好人机界面, 通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。

1 系统功能设计总体思路和变频器选型

系统主要由三个部分构成, 即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。首先通过设置给定输入给PLC, 再通过PLC控制变频器, 再经由变频器来控制电机, 随后将电机的转速反馈给PLC, 经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。系统闭环控制机构框图如图1所示

正确选择通用型变频器对于传动系统能够正常运行时至关重要的, 首先要明确使用通用变频器的目的, 按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、启动转矩等要求, 充分了解变频器所驱动负载特性, 决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统, 然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既满足生产工艺要求, 又要在技术经济指标上合理。若对通用变频器选型、系统设计及使用不当, 往往会使通用变频器不能正常的运行、达不到预期目标, 甚至引发设备故障, 造成不必要的损失。另外, 为了确保通用变频器长期可靠的运行, 变频器的地线的连接也是非常重要的。

2 硬件设计以及PLC编程

S7-200有5种CPU模块、6个有12种工作方式的高速计数器和两点高速计数器/和脉冲宽度调制器、直接读写的模拟量I/O模块、先进的程序结构、灵活方便的寻址方式以及程序化的PID编程控制。强大的通讯功能, 它支持多种通信协议。价格是它在所有品牌在同一功能区内很有竞争力的。最重要的是它还提供了完善的的网上支持。这些都为实现本系统的设计提供很好的条件和方便。例如, 高速计数器可以用来测速从而实现速度反馈。

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件, 它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境, 使用灵活的组态方式, 为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前, 要实现某一任务, 都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长, 而且轻易犯错误, 不能保证工期。组态软件的出现, 解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作, 通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的, 组态王具有流程画面, 过程数据记录, 趋势曲线, 报警窗口, 生产报表等功能, 已经在多个领域被应用。

2.1 开环控制设计和PLC编程

在没有反馈信息的比较, 通过直接给定控制信息的控制调速系统称之为开环调速系统。系统采用开环控制方式来控制电机的调速, 根据PID控制的整体思想, 故在编写程序的时候可以分为三部分:主程序、中断程序和子程序。

主程序:主要是用来启动中断程序以及控制量的输入和输出。

中断程序:调用PID指令进行运算以及数据类型的转换。

子程序:设置PID控制的参数。

2.2 闭环控制设计

构成闭环系统就要把速度信息反馈给输入。速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。

速度采集:S7-200具有高速脉冲采集功能, 采集频率可以达到30KHz, 共有6个高速计数器 (HSC0~HSC5) 工作模式有12种。在固定时间间隔内采集脉冲差值, 通过计算既可以获得电动机的当前转速。

例如:设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲一次, 光电开关每转发出8个脉冲, 那么就可以得到速度为

其中△m为采样周期内接受到的脉冲数。转速的单位为r/min。

闭环控制就是将速度信号反馈给PLC, 再通过与给定量比较, 输出给PID控制部分, 从而调节速度使其能达到设定要求。

3 实验调试和数据分析

PID参数整定方法就是确定调节器的比例系数P、积分时间Ti和和微分时间Td, 改善系统的静态和动态特性, 使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。一般可以通过理论计算来确定, 但误差太大。目前, 应用最多的还是工程整定法:如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。

经验法又叫现场凑试法, 它不需要进行事先的计算和实验, 而是根据运行经验, 利用一组经验参数, 根据反应曲线的效果不断地改变参数, 对于温度控制系统, 工程上已经有大量的经验, 其规律如下表所示:

实验凑试法的整定步骤为:先比例, 再积分, 最后微分。

3.1 整定比例控制

将比例控制作用由小变到大, 观察各次响应, 直至得到反应快、超调小的响应曲线。

3.2 整定积分环节

先将步骤1) 中选择的比例系数减小为原来的50~80%, 再将积分时间置一个较大值, 观测响应曲线。然后减小积分时间, 加大积分作用, 并相应调整比例系数, 反复试凑至得到较满意的响应, 确定比例和积分的参数。

3.3 整定微分环节环节

先置微分时间TD=0, 逐渐加大TD, 同时相应地改变比例系数和积分时间, 反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。此次是速度的PID控制, 速度具有比较严重的滞后性, 所以一般为了增强系统动态响应, 比例、积分、微分全投入使用, 经过多次参数设定比较后, 当设定比例系数P为10, 积分时间I为0.15, 微分时间D为0.01时, 系统能得到比较满意的控制效果, 最大超调只有两度多, 稳定后能保持在+1r/min以内。

参考文献

[1]王兆安.电力电子技术[M].机械工业出版社, 2008.

[2]姚为正.电力电子技术[M].高等教育出版社, 2009.

PLC控制变频器 篇8

831台的1号和2号ZT-1型转动天线, 是我国自行试制的第一副大功率、高增益、多方位短波天线, 83年投入运行。该天线塔高74.7m, 两座塔由稳定臂连为一体, 重达280吨, 稳定臂中心四只承重轮和四只水平轮围绕中心轴转动, 稳定臂两端有四台5kW行车驱动整个塔体在直径71.89m的大型钢轨上正反方向任意旋转, 转动一圈360°的时间约为十分钟, 转动方式分电动和手动, 值机人员可直接在机房控制室进行操作。两塔中间正反方向分别悬挂高低频天线各一副, 中间由反射幕网隔开, 频率范围低频为7-11MHz, 高频为15-21MHz, 高低频倒换开关安装在天线平台上, 也由值机人员在机房控制室进行操作。图1为ZT-1型转动天线外观图。

由于局限于当时生产的条件, 该转动天线控制系统主要由分离元件组成, 采用了70年代TTL集成电路和一些微型继电器, 设备可靠性能差, 安全运行得不到保证。

随着广播技术的发展, 转动天线控制系统自2001年后, 进行了较大规模的改造, 采用了以微处理器为核心, 与相关硬件协同工作, 完成对天线转动的控制。

2 改造后的天线控制系统

2.1 原系统存在的问题

改造前的天线控制系统采用工频控制的三相异步电机, 制动控制电路采用正转和反转启停按钮直接对电机进行控制。由于原系统电机的转速是固定不变的, 加上天线系统重量很大, 天线在起步及停车时, 由于惯性, 会造成很大的摆动, 很容易导致天线绝缘棒的损坏;停车时, 由于惯性很大, 往往会冲过头, 定位精度很低;由于每次急刹车后, 巨大惯性所产生的能量释放, 造成天线塔体抖动, 使得原行车减速装置磨损严重, 极易产生机械故障。

2.2 改造后的系统结构组成

改造后的天线控制系统主要由发射机房的上位机、天线场地的PLC、变频器和四部变频电机组成, 天线控制系统总体结构框图如图2所示。PLC是以微处理器为核心的一种特殊的小型计算机, 其结构与一般的计算机相类似, 由中央处理单元 (CPU) 、存储器 (RAM、ROM、EPROM、EEPROM等) 、输入接口、输出接口、I/O扩展接口、外部设备接口以及电源等组成。PLC (也称之为下位机) 能够进行现场控制, 主要负责对现场数据进行采集 (如角度、区域、开关量等) , 并给控制对象变频器发出指令, 进行驱动;上位机 (工控机) 装有友好的人机界面, 可以进行人机互动操作, 监控天线的各种状态, 下载运行图等, 同时负责向PLC发送系统运行图的控制指令, 用VB实现的监控界面, 可完成状态显示、故障报警、日志打印等功能。为了避免射频等因素的干扰, 上位机与PLC的通讯采用光纤进行信息传输, 利用光纤MODEN可实现上位机与PLC之间的串行通讯, 其传输距离远, 抗干扰性能好, 可靠性高。

2.3 天线转动控制原理

改造后的天线控制系统通过PLC可编程控制器控制大功率变频器来达到控制天线转动的目的, 实现了天线转动运行, 即:缓起动—加速运行 (根据转动角度的大小自动调整转动速度) —缓停车 (加上辅助停车装置做到准确定位) 。由于变频器与变频电机间连线过长 (超过10m) , 为防止高次谐波干扰, 同时也防止对其他控制器件的干扰, 在变频器的输入和输出端均安装了交流电抗器/电流传感器。开始由1台变频器控制4台变频电机转动, 但是为了提高可靠性, 后来改为由4台变频器分别控制4台变频电机转动。

在新的驱动装置中, 由于采用了变频电机和相应的变频器, 本身即可实现缓起和缓停。机房值机员可预先对变频器进行设置, 通过改变其变频时间 (即由0频变到工频所需时间) 及加、减速时间, 使天线在合理的规范中缓起缓停。

变频器控制框图如图3所示。自动控制时, 机房值机员可通过在上位机的操作使天线准确停在播音位置上。当总电源的接触器KM0闭合时, 变频器的输入端上电, 由于此时变频器输入控制端没有给出正转、反转的控制信号, 所以变频器没有输出, 当正/反转继电器得电吸合时, 4个变频器便会分别驱动4台变频电机动作。

PLC根据运行图选定的捷径输出正、反转信号给变频器的控制端, 再经由变频器来控制变频电机正、反转, 同时通过旋转编码器进行角度取样, 将天线转动的实时角度送到PLC的输入模块, 当天线转动的角度快到运行图指定的位置时, PLC提前2°停止输出正、反转信号, 变频器无正、反转输入信号后, 停止输出, 天线根据自身的惯性, 缓冲约2°后停止到位, 在变频电机停稳后, 断掉抱闸电源, 抱闸系统抱闸, 天线停止转动。

当变频器内部有故障时, 其过流保护板进行保护, 输出故障继电器2KZ-KC3便会得电吸合, 2KZ-KC3的主接点将断掉KM0线包, 控制总电源, 使变频器断电, 同时变频器本身的自动保护功能也会起作用, 自动切断输出变频电压, 天线控制系统在这里采取了双重保护措施。由于驱动转动天线正常运转至少需要3台电机, 为了保证系统在电机发生故障时有报警和自动保护, 沿用了旧系统的预警方式, 当有电机发生故障, 且有预警提示时, 如有两台或两台以上电机发生故障, 则自动切断电源总闸, 进行保护。

3 变频器的使用与维护

天线控制系统使用的变频器和变频电机本身具有更宽的调速范围和更高的设计质量。它们均经过特殊的磁场设计, 进一步抑制高次谐波磁场, 以满足宽频、节能和低噪音的设计指标;具有宽范围恒转矩与功率调速特性, 调速平稳、无转矩脉动;具有良好的参数匹配, 配合矢量控制, 可实现零转速全转矩、低频大力矩与高精度转速控制、位置控制及快速动态响应控制等。天线控制系统使用变频器和变频电机后, 使得天线的控制具备了更宽的调速范围和更高的调整精度, 同时对变频器和变频电机的维护和使用也提出了更高的要求, 它与天线控制系统改造前相比, 有如下优点:

(1) 可控制电机的启动电流、降低电力线路的电压波动、启动时需要的功率更低。

(2) 可控的加速功能、可调的运行速度、可调的转矩极限和受控的停止方式。

3.1 变频器的参数设置

(1) 载波频率参数

为减少来自电缆高谐波漏电流的干扰, 调整载波频率的参数如表1。

(2) 程序设置方式 (PROGRAM-MING)

(1) 设置频率选择 (F R E Q U E N C E SELEC T) →B1-01为0 (数字式操作器输入) ;

(2) 设置频率指令单位 (FREQUENCE) →O1-03为0 (0.01Hz单位) ;

(3) 设置频率 (FREQUENCE REF) →D1-01为50 (0.01Hz单位) ;

(4) 设置运行指令选择→B1-02为1 (控制回路端子) ;

(5) 设置程序输入应答性→B1-06为1 (每隔5ms读2次) ;

(6) 设置运行切换选择→B1-07为1 (切换到REMOTE时按照运行信号运行) ;

(7) 设置加减速时间单位→C1-10为1 (0.1s单位) ;

(8) 设置加速时间→C1-01为15 (加速时间为15s) ;

(9) 设置减速时间→C1-02为5 (减速时间为5s) ;

(10) 停止方法的选择→B1-03为0 (减速停止) , 选择减速停止时, 直流制动时间→B2-04为5 (5s后完全制动) 。

3.2 变频器的维护

变频器在使用过程中, 要进行定期检查和维护, 其周期大约是一年一次。停电时, 要注意变频器断开电源后不久, 电容器仍然处于高压充电状态, 在进行检查维护时, 要在印刷板上的电荷指示灯熄灭后, 且用万用表等测量仪器确认变频器主回路端子P、N间的电压在DC30V以下时, 才能进行。

(1) 测定绝缘电阻:新投入或停止运行很长时间再投入或维修过的变频器, 再投入时, 都须测定其绝缘电阻。

(1) 进行外部回路的兆欧表测试时, 需要将变频器的全部端子拆下, 使测试电压不会加在变频器上;

(2) 控制回路的通断测试, 请用万用表的高阻档, 不要使用兆欧表和蜂鸣器;

(3) 变频器机身的兆欧表测试时, 仅在主回路中实施, 拆下变频器接线, 将端子R、S、T、U、V、W一齐短路用500VDC兆欧表测量它与接地端子间的电阻, 应在5MΩ以上。

(2) 固定检查和加强固定:由于振动、温度变化的影响, 螺丝、螺栓等紧固件发生松动, 应经常检查维护, 并将其拧紧。

(3) 观察导体、绝缘体是否发生腐蚀破坏, 导线外层是否破损;端子排是否损伤, 触点是否粗燥、破裂。

(4) 根据现场环境条件, 定期用电动风机对变频器内部及散热风道进行除尘清灰, 保持其清洁。

(5) 检查平滑电容器:在主回路直流部分作为平滑用的大容量的铝电解电容器和在控制回路使用的稳定控制电源的铝电解电容器, 受周围环境和使用条件的影响很大, 它的老化经过一定时期会急速的加快, 因此, 应最少一年检查一次。

(6) 检查逆变器模块和整流桥模块:逆变器模块和整流桥模块是变频器的核心元件, 其检查方法如下:

(1) 拆下与外部连接的电源线 (R、S、T) 和电机连接线 (U、V、W) ;

(2) 准备好万用表, 使用档次为1Ω电阻测量档;

(3) 在变频器的端子排R、S、T、U、V、W、P、N处, 交换万用表的极性, 测定它们的导通状态, 不导通时, 万用表将指示为∞值;导通时, 万用表指示几十Ω, 由于模块种类、模块数量、万用表种类等其数值可能不一样, 但如各项数值几乎相等时, 就可判断其是良好的。

3.3 变频器的常见故障分析

(1) 过流故障:过流故障可分为加速、减速、恒速过电流, 其原因可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均, 输出短路等引起的, 这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载, 变频器还是出现过流故障, 说明变频器逆变电路已环, 需要更换变频器。

(2) 过载故障:过载故障包括变频过载和电机过载, 其原因可能是加速时间太短、电网电压太低、负载过重等引起的, 一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等。负载过重, 可能是所选的电机和变频器不能拖动该负载;也可能是由于机械润滑不好引起。如前者, 则必须更换大功率的电机和变频器;如后者, 则要对机械部分进行检修。

(3) 欠压:说明变频器电源输入部分有问题, 需检查后才可以运行。

4 结束语

随着计算机技术及自动化设备的应用, 发射机自动化趋势明显加快, 通过技术革新使我台的附属设备—转动天线具有智能控制功能已势在必行, 它将为发射机实现高度自动控制, 最终实现“有人留守、无人值班”的工作模式, 奠定良好的基础。

参考文献

[1]谢树林, 张德江主编.可编程控制器及其应用.哈尔滨工程大学出版社, 1995.

PLC控制变频器 篇9

1 液体混合工作所需硬件要求

要利用变频器和PLC的组合控制系统对混合液体的工作进行控制, 则必须选用变频器和可编程序控制器作为控制设备, 再利用功能不一的传感器进行液体自动控制的混合搅拌作业。在工作中, 要根据工作的需求选择出相应功能的传感器, 比如在农药、饮料等液体产品的自动生产过程中, 因为要多种液体按照特定的比例进行混合、加热和搅拌等工作流程, 所以就要选择相应的液体、温度等功能的传感器才能够进行相应的工作控制。注意, 在液体混合作业中, 对液体的粘度要求不一, 则需要利用搅拌的速度来进行相应的控制, 如果要求混合液体的粘度比较大, 则相应的要进行低速的搅拌工作, 相反要求混合液体的粘度比较小, 则要进行高速的搅拌工作。这样就能够利用变频器和PLC的组合控制系统对混合液体的工作进行控制, 避免了人工操作在工作中配比、混合搅拌等环节的失误, 提高了液体生产的准确度, 也就是提高了生产产品的质量。

设计自动控制混合液体工作装置的变频器和PLC的组合控制系统时, 要根据工作的要求进行相应的设计。比如进行三种液体的混合作业时, 首先要设计出四个电磁阀门, 阀门a打开能够控制液体a能够及时的流入空间容器, 相反阀门a关闭能够控制液体a及时的停止向空间容器中流入, 同时阀门b相应的控制液体b、阀门c相应的控制液体c, 阀门b、c的控制液体流向方法和阀门a相同, 阀门d打开或关闭则控制液体空间容器能够将混合液体放出的开关。其次要根据相应的工作特点安装传感器, 比如在这三种液体按照特定比例融合时, 就要选择安装三个液体传感器, 也就是传感器a、传感器b和传感器c, 这些传感器与阀门相应的链接, 当液体接触到传感器时, 传感器就会将液体信号转换成电信号相应的传达给电磁阀, 再由电磁阀根据程序设定做出相应的判断, 比如液体a碰到传感器a时, 传感器a就会将液体a的信息转换出电信号传到给阀门a, 然后根据混合液体的比例配合相应的安置传感器。然后按照设备的设计进行链接电动机, 提供搅拌动力, 使混合液体能够按照要求进行融合搅拌。最后要按照设计要求连接电炉, 提供热能, 使混合液体能够进行加热, 此时也要按照设备的设计进行温度传感器d的安装, 感知温度的高低, 与阀门d相连接。

在进行混合液体的控制工作时, 阀门a打开使液体a流入空间容器内, 直到液体a和传感器a相接触时, 阀门a关闭停止液体a的供应, 此时将阀门b打开, 使液体b流进空间容器中, 当液体b与传感器b相接触时, 再将阀门b关闭停止液体b的供应, 然后设定电动机以特定的速度N1进行液体搅拌, 同时要设定电动机搅拌的时间, 直至两种液体和好的融合后, 再停止电动机停止混合液体的搅拌, 此时要将阀门c打开使液体c流入空间容器, 直至液体c与传感器c相接触时, 关闭阀门c停止液体c的供应, 然后再设定电动机开始以特定的速度N2进行搅拌, 在按照要求设定搅拌时间, 直至混合液体的融合度符合标准时停止电动机的动力供应, 停止搅拌。然后设定电炉将电能转换出热能给混合液体加热, 此时传感器d进行混合液体温度的检测, 直至液体的温度达到标准后, 传感器d温度信号改为电信号, 再将信号传达给阀门d, 这时电炉也停止供热, 阀门d开关打开, 将成品的混合液体放出空间容器, 然后再重复混合液体的制造过程。

2 控制过程及相应的要求

在设备工作开始前, 要进行相应的检查工作, 空间容器内必须保证是空的并且没有杂物, 各个电磁阀门都是关闭的, 各个传感器此时的状态是断开的, 同时电动机、电炉的状态都是关闭的状态, 以免造成工作过程中的失误。在工作过程中, 首先要按下开始按钮, 装置就会自动进行列的一系自动运转, 运转规律同上文所述一致, 在此要注意, 根据不同混合液体的要求, 进行一系列的调整控制, 比如混合液体的比例就要根据液体传感器安装的高度进行相应的调控, 混合液体的粘稠 (9度) 要根据电动机的转速与转动时间进行相应的调控等。当要停止设备的运行时, 必须保证混合液体的制造进行完毕一个周期, 保证容器内部没有液体, 才能够按下停止按钮停止工作的运行。

3 结束语

通过实践举例, 变频器和PLC的组合控制系统可以有效的对多种液体进行混合工作, 混合出具有特定要求的液体产品, 比如在农药、水饮等产品的生产过程中, 就可以有效的应用此此类变频器与PLC的控制系统, 这样做不仅省去了大量的劳动力, 减少了劳动力资金的输出, 间接的增加了企业的收入, 同时保证了液体产品的质量, 工作效率、工作准确度都得到了基本的保证。当然, 变频器和PLC的组合控制系统应用不仅仅是液体产品的制造, 在其他工业领域中的应用也是非常广泛的, 比如在数控机床的自动控制生产中、在汽车制造中等生产行业中代替了繁琐的人工生产, 在工作效率上、工作质量上都得到了大大的提高, 使我国的工业生产逐渐走向了科学化的生产道路。

摘要：随着科学技术的不断发展应用, 自动化控制系统的研究也取得了一定的成绩。而变频器和PLC组合系统的应用也得到了相应的重视, 在工业的生产实践与研究中, 不断涌现出多种实用型的变频器与PLC组合系统的控制方式, 给工业自动化的生产控制带来了基本的技术保障。变频器与PLC组合控制系统的应用可以应用到液体混合等工作上, 则本文通过介绍变频器和PLC的组合控制系统在液体混合上的应用来探究变频器与PLC组合控制系统的应用。

关键词：变频器,PL可编程序控制器) 组合控制

参考文献

[1]张辉.浅谈变频器-PLC在供水控制系统中的应用[J].科技致富向导.2011年19期

PLC控制变频器 篇10

关键词：USS通信协议,PLC控制,变频器

1 引言

计算机及通讯技术已成为工业环境中大部分解决方案的核心部分,其在系统中的比重正在迅速增加。在工业控制中,交流电机的拖动越来越多的采用变频器完成,不仅作为一个单独的执行机构,而是随着不断的智能化,同远程计算机之间可以通过各种通讯方式结合成一个有机的整体。在实际工程实施时,变频器的启动、停止、方向、告警、故障指示以及故障复位等控制通常为端子排开关信号控制方式,速度控制采用模拟量给定值控制方式来完成。由于变频器的输出端会产生强烈的干扰信号,控制器有时会造成误动作的情况。当控制距离遥远时,还存在敷线工程量过大的问题。随着现场总线的底层控制网络的发展,变频器生产厂家推出了具有数据通信功能的产品,采用RS-485通信接口用于系统配置和监控是一种低成本的连接方案。

2 西门子变频器的USS控制协议

2.1 USS协议的特点

USS是西门子公司为变频器开发的通信协议,可以支持变频器同PC或PLC之间建立通信连接,常适合于规模较小的自动化系统。它以主从方式构成工业监控网站,在网络内有一个主站,1～31个从站,各站点有唯一的标识码识别。

这种结构的特点是:用单一的、完全集成的系统来解决自动化问题。所有的西门子变频器都可以采用USS协议作为通信链路[1]。数字化的信息传递,提高了系统的自动化水平及运行的可靠性,解决了模拟信号传输所引起的干扰及漂移问题。通信介质采用RS-485屏蔽双绞线,最远可达1000m,因此可有效地减少电缆的数量,从而可以大大减少开发和工程费用,并极大地降低客户的启动和维护成本;通信效率较高,可达187.5kbit/s。对于有10个调速器,每个调速器有6个过程数据需刷新的系统,PLC的典型扫描周期为几百毫秒,采用与PROFIBUS相似的操作模式,总线结构为单位站、主从存取方式,报文结构具有参数数据与过程数据,前者用于改变调速器的参数,后者用于快速刷新调速器的过程数据,如启动停止、速度给定、力矩给定等。具有极高的快速性和可靠性。利用西门子变频器的主机上提供的USS接口,仅在终端机中插入一RS-485通信板,就可实现变频器的全部远程控制。

2.2 USS协议的通信数据格式[1][2]

U S S协议的通信字符格式为一位起始位、一位停止位、一位偶校验位和八位数据位。数据报文最大长度位256个字节,包括3字节的头部、1字节的校验码和主数据块,数据块按照字的方式组织,高字节在前。通信数据报文格式如表1所示。

表中:S T X—起始字符,为0 2 H e x;L G E—报文长度,为n+2,3≤n≤254;ADR—从站地址码,其中bit0～bit4表示从站地址,bit5为1表示广播发送,bit6为1表示镜像发送,用于网络测试,bit7为1表示特殊报文,如表2所示;BCC—校验字符,为从STX开始所有字节的异或和。

在一帧内完成过程控制数据的同时,可以通过指定参数号完成设备控制参数的读写。数据块由参数值域(PKW)和过程数据域(PZD)组成,二者均为变长数据,其格式如表3所示。

表中:P K W域—参数值域,由参数识别码、子参数号和参数值构成,参数个数可根据设备的定义值最大可有124个字;PZD域—过程控制数据域,包括控制字/状态字,设定值/实际值,最多16个字;PKE参数识别码;IND用来指定某些数组型设备参数的子参数号。

对于S I E M E N S的M M V/M D V变频器,协议有所简化:

IND固定为0;PKW为3字格式,即只有PWE1;PZD域的PZD1是控制字/状态字,用来设置和监测变频器的工作状态;PZD域的PZD2设定频率。

USS协议报文描述,数据报文的结构如下:

主站到从站的报文格式:

从站到主站的报文格式:

表中:VAL—通过读写参数命令将参数值写到对应的参数ID中。STW—控制传动装置的运行,如047F表示控制电机正向运行。Z S W—是1 6位的状态字区域,表示传动装置不同的运行状态。H S W/H I W—H S W是设定电机速度的16位的区域,如4000H对应额定速度的100%;HIW是读取电机速度的16位的区域,可以读出电机速度。如当前转速=(HIW×额定速度)/4000H。

3 PLC控制变频器的程序设计

PLC通讯程序采用子程序方式编制,主控程序对变频器的控制通过调用有关子程序发送命令完成[3][4]。数据接受由后台中断程序完成。发送命令子程序将变频器目标速度值和命令参数加工为USS协议格式,发送出去,并设置发送标志,复位接受完成标志,并开允许接受中断和定时中断。

当变频器发送响应报文时,激活后台中断程序接受变频器的状态值和当前速度值,存入接受缓冲区,并复位发送标志,设置接受完成标志。

3.1 主控程序

按照采样时间间隔,主控程序根据发送标志和接受完成标志,检查变频器接受缓冲区内容,并进行相应的处理。通讯程序由通信口初始化、运行、停止、速度设定等5个子程序和一系列中断服务子程序构成,主控程序工作流程如图1所示。

3.2 通讯子程序[3][4]

通讯子程序如下:

3.3 中断接收子程序

中断接收子程序由一系列服务程序组成,包括三种情况。

1)判断中断接收的起始3个字符是否为制定字符,是将接收中断指针指向下一个中断程序,复位定时器,同时异或计算BCC值;否则将关闭接收中断,等待定时中断进行错误处理。

2)对于数据块的接收,采用计数方式控制,当计数为零时,计算的B C C值应为0,否则关闭接收中断。

3)定时中断激活时表示接收超时,重发次数值减1,如果不为0,则自动将发送缓冲区的内容重新发送;为0,置位错误标志。

4 结束语

在工业控制中,交流电机的拖动越来越多的采用变频器完成,传统的方法是采用开关量和模拟量信号对变频器进行控制,信号容易受到干扰,出现控制上的错误。采用基于RS-485接口的USS通信协议实现PLC对变频器进行控制的方法,大大减少了系统布线,可以避免现场可能出现的各种电磁干扰对控制设备的影响,有效地提高系统的抗干扰能力,保证系统稳定运行。

参考文献

[1]李方园编著.变频器自动化工程实践[M].北京.电子工业出版.2007

[2]李辉.S7200 PLC编程原理与工程实训[M].北京航空航天大学出版社.2008

[3]龚仲华.S7-200/300/400 PLC应用技术--提高篇[M].北京.人民邮电出版社.2008