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第七章PLC控制變頻器方法,變頻器概述三菱VS-616G5變頻器外部接線圖VS-616G5變頻器多級調(diào)速的PLC控制VS-616G5變頻器無級調(diào)速的PLC控制VS-616G5變頻器、PLC在速度檢測和位置控制時的接線,由電機拖動中交流調(diào)速的相關(guān)知識可知，變頻調(diào)速的性能最好。變頻調(diào)速電氣傳動調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高，是一種理想的調(diào)速系統(tǒng)。目前，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)可以達(dá)到或超過直流調(diào)速系統(tǒng)。在不久的將來，交流變頻調(diào)速電氣傳動將替代包括直流調(diào)速傳動在內(nèi)的其他調(diào)速電氣傳動。異步電動機的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時改變電機的定子電壓和頻率，必須通過變頻裝置獲得電壓和頻率都可調(diào)的電源，實現(xiàn)所謂的VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）調(diào)速控制，這類能實現(xiàn)變頻調(diào)速功能的變頻調(diào)速裝置稱之為變頻器。隨著現(xiàn)代功率電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能日新月異，有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運行效率高、功率因數(shù)高、操作方便并且便于同其他設(shè)備接口等一系列優(yōu)點。,一、變頻器概述,二、三菱VS-616G5變頻器外部接線圖,VS-616G5變頻器屬于電壓型變頻器,它包括了4種控制方式：標(biāo)準(zhǔn)V/F控制、帶PG反饋的V/F控制、無傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制.,主電路電源端子R、S、T經(jīng)交流接觸器和自動空氣斷路器與電源連接，無需考慮相序。變頻器輸出電源接到端子U、V、W上。變頻器的保護(hù)功能動作時，相應(yīng)的繼電器吸合，其常閉觸點斷開變頻器電源側(cè)主電路接觸器的線圈電路，從而切斷變頻器主電路的電源。請勿以主電路的通斷來進(jìn)行變頻器的運行、停止操作，必須通過控制電路端子1或端子2來操作。DC電抗器連接端子⊕+1和⊕+2是連接改善功率因數(shù)用電抗器的端子。這兩端子在出廠時接有短路片，對于30KW以上變頻器需配置DC電抗器時，卸掉短路片后再連接。對小容量變頻器，內(nèi)設(shè)制動電阻接在B1和B2端子上。對較大容量變頻器，需連接外部制動電阻時，接在端子B1、B2上。變頻器必須可靠接地。,1、主電路的連接,2、控制電路端子的功能說明,（1）輸入信號：包括對運行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進(jìn)行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器接點或者晶體管集電極開路形式得到這些運行信號，如PLC的繼電器輸出電路或PLC的晶體管輸出電路。PLC的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接。（2）監(jiān)測輸出信號：包括故障檢測信號、速度檢測信號、頻率信號和電流信號等。分為開關(guān)量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號既可根據(jù)需要送給電流表或頻率表，也可以送給PLC的模擬量輸入模塊。開關(guān)量檢測信號，它們是通過繼電器接點或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在24V/50mA之上，完全符合FX系列PLC對輸入信號的要求，所以可以將變頻器的開關(guān)量檢測信號和FX系列PLC的輸入端直接相連接，從而實現(xiàn)信號的反饋控制。,控制電路端子的功能說明,三、VS-616G5變頻器多級調(diào)速的PLC控制,可以利用PLC的開關(guān)量輸入輸出模塊對變頻器的多功能輸入端進(jìn)行控制，實現(xiàn)三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)、多速控制。,可以利用變頻器的數(shù)字操作器對多功能輸入、輸出端子的功能重新進(jìn)行設(shè)定（表7-1中為出廠時所設(shè)定）。用數(shù)字操作器對參數(shù)H1-01～H1-06進(jìn)行設(shè)定，可實現(xiàn)多達(dá)9段速運行。設(shè)定情況如下表所示。,多段速參數(shù)的設(shè)定,設(shè)定方法：,點動運轉(zhuǎn)是一種與所設(shè)置的加減速時間無關(guān)的、單步的、以點動頻率運轉(zhuǎn)的驅(qū)動功能。變頻器的5、6、7端子經(jīng)過功能設(shè)定后再通過通斷組合，可控制8擋頻率，連同端子8對應(yīng)的點動頻率，共可實現(xiàn)9段速的控制。每擋相應(yīng)的頻率可以通過數(shù)字操作器對參數(shù)d1-01～d1-09的設(shè)置而定（范圍0～400Hz）。,多段頻率的選擇,圖是利用FX1N-24MR型PLC和VS-616G5變頻器實現(xiàn)9段速的硬件接線圖。Y6、Y7、Y10和Y11全為OFF時，電機以頻率指令1對應(yīng)的頻率運行（d1-01設(shè)定的值）；Y6為ON，而Y7、Y10和Y11全為OFF時，電機以頻率指令2對應(yīng)的頻率運行（d1-02設(shè)定的值），依次類推。變頻器的數(shù)字量檢測信號直接和PLC的輸入端相連。實際控制中9段速和所有檢測信號未必一定全部采用，需根據(jù)具體情況而定。,應(yīng)用舉例：,四、VS-616G5變頻器無級調(diào)速的PLC控制,無級調(diào)速是指頻率指令信號從變頻器的模擬輸入端子輸入。變頻器可以利用自身的頻率設(shè)定電源來進(jìn)行頻率指令的設(shè)定，如VS-616G5變頻器外部接線圖所示。在生產(chǎn)實際中，頻率指令信號一般來自于調(diào)節(jié)器或者PLC。PLC必須配置模擬量輸出模塊，將輸出的0-10V或4-20mA模擬量信號送給變頻器相應(yīng)的電壓或電流輸入端。這種PLC控制變頻器的調(diào)速方法，優(yōu)點是硬件上接線簡單，可實現(xiàn)無級調(diào)速，缺點是PLC的模擬量輸出模塊價格較高。系統(tǒng)設(shè)計時，須根據(jù)變頻器的輸入阻抗來選擇PLC的模擬輸出模塊，選用的PLC模擬量輸出模塊的信號范圍和變頻器的輸入信號范圍一致。,五、VS-616G5變頻器、PLC在速度檢測和位置控制時的接線,配置專用的高速計數(shù)模塊和運動控制模塊。選用特殊功能擴展模塊，增加系統(tǒng)的硬件投資。將PLC基本單元內(nèi)部的內(nèi)置高速計數(shù)器和變頻器的速度卡配合使用，節(jié)省硬件費用。,工業(yè)控制中，實現(xiàn)速度和位置的閉環(huán)控制方法：,與電機同軸相連的脈沖輸出式旋轉(zhuǎn)編碼器PG會隨著電機的轉(zhuǎn)動而發(fā)出相位互差90的A、B兩相脈沖，變頻器速度卡PG-B2能夠接收這兩相脈沖，并將其轉(zhuǎn)換為與實際轉(zhuǎn)速相應(yīng)的數(shù)字信號送給變頻器，變頻器將實際速度與內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率和電壓。,編碼器起著檢測運行速度、運行位置和運行方向的作用，它和VS-616G5變頻器速度卡PG-B2之間用屏蔽電纜相連接，該電纜連接于PG-B2卡上的TA1端子上，TA2端子為兩相脈沖的監(jiān)視輸出端子，屏蔽端接在卡上的TA3端子上。TA1端子的1、2分別為給編碼器供電的正負(fù)電源+12V、0V。,如果程序中使用的是1相1計數(shù)計數(shù)器C235-C245中的一個計數(shù)器，則TA2端子中只使用一相輸出即可，例如使用A相，則把TA2的2號端子和PLC的輸入端COM連接，而TA2的1號端子則需要根據(jù)所使用的計數(shù)器查相關(guān)PLC手冊來定，計數(shù)器的計數(shù)的方向由M8△△△的狀態(tài)來決定。如使用C237，1號端子就需和X2連接；如使用C243，1號端子就需和X4連接。,圖為FX2N-64MR、VS-616G5、PG-B2卡和旋轉(zhuǎn)編碼器PG在某系統(tǒng)中的硬件接線圖。PG-B2卡的TA2輸出端子的使用情況與PLC程序中所使用的高速計數(shù)器有關(guān)。,如果程序中使用的是1相2計數(shù)計數(shù)器C246-C250中的一個計數(shù)器，則TA2端子中也只使用一相輸出，以使用A相為例，同樣把TA2的2號端子和PLC的輸入端COM連接，而TA2的1號端子則需要根據(jù)所使用的計數(shù)器的計數(shù)方向查手冊來定，如C246的加計數(shù)時TA2的1號端子和X0連接，而C246的減計數(shù)時TA2的1號端子和X1連接；如C248的加計數(shù)時TA2的1號端子和X3連接，而C248的減計數(shù)時TA2的1號端子和X4連接。,如果程序中使用的是2相2計數(shù)輸入計數(shù)器C251-C255中的一個，則TA2端子的兩相輸出都需使用，TA2的2、4輸出端子連在一起后與PLC的輸入端COM相連接，1、3端子連接的PLC輸入端口隨計數(shù)器的不同而不同，如使用C251，則TA2的1、3端子連接PLC的X0、X1端口（如圖所示）；如使用C255，則TA2的1、3端子連接PLC的X3、X4端口。,運行前，須由數(shù)字操作器設(shè)置變頻器參數(shù)F1-05，以決定正轉(zhuǎn)時A、B兩相脈沖那一相超前。設(shè)定值“0”的場合，意味著正轉(zhuǎn)時A相輸入在接通期間B相輸入由斷開變?yōu)榻油?，A、B的這種相位關(guān)系使計數(shù)器加計數(shù)。通過上述設(shè)置，在電機正轉(zhuǎn)時計數(shù)器自動加計數(shù)，反轉(zhuǎn)時計數(shù)器自動減計數(shù)。由M8△△△的狀態(tài)可以監(jiān)視計數(shù)器的加減狀態(tài)。,