三菱PLC多方式控制變頻器資料

1、PLC在變頻調(diào)速控制中的方法研究摘要：由PLC控制的變頻調(diào)速在現(xiàn)代工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越為廣泛。為了使技校的學(xué)生能夠更深入的了解和把握由PLC實(shí)現(xiàn)的變頻調(diào)速方法，文章以三菱FX系列PLC和三菱FR-A540變頻器為例來(lái)詳細(xì)地、 系統(tǒng)的研究了由PLC控制如何實(shí)現(xiàn)單臺(tái)乃至多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻 調(diào)速。并且對(duì)每種方法硬件連接、PLC編程方法上以實(shí)例方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。分析各種方法在編程、調(diào)速精度乃至應(yīng)用廣泛性等方面的優(yōu)勢(shì)和不足之處，并做出了具體的歸納 總結(jié)。關(guān)鍵詞：三菱FX系列PLC 三菱FR-A540變頻器控制 方法 研究引言：隨著電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的日益發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速已經(jīng)從繼電器控制時(shí)代

2、 發(fā)展到今天的由變頻器控制調(diào)速。且在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中得到了極為廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在的 在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為常見(jiàn)的是由PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。該方法主要通過(guò)程序來(lái)控制了電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。目前，本校已經(jīng)引進(jìn) 了幾十套PLC,變頻器，觸摸屏設(shè)備，并且開(kāi)設(shè)了PLC電動(dòng)機(jī)調(diào)速等相關(guān)課程。PLC采用怎樣的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速？是不是PLC控制的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方法只有一種？是不是一臺(tái) PLC只能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速？在程序上又是如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào) 速控制？在學(xué)習(xí)這些課程的時(shí)候很多同學(xué)難免會(huì)存在很多疑問(wèn)。本文就來(lái)詮釋上述問(wèn)題。通過(guò)常用的PLC在變頻調(diào)速中的三

3、種方法進(jìn)行詳盡闡述，希望對(duì)學(xué)生在變頻調(diào)速的學(xué)習(xí)方 面能有一定的幫助。為他們?cè)趯?lái)的更進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)該領(lǐng)域的更深層的內(nèi)容打下基礎(chǔ)。一、PLC輸出的開(kāi)關(guān)量控制的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)方法：PLC的輸出點(diǎn)、COM點(diǎn)直接與變頻器的 STF（正轉(zhuǎn)啟動(dòng)）、STR（反轉(zhuǎn)啟動(dòng)）、RH（高 速）、RM仲速）、RL（低速）、REX輸入端SG等端口分別相連接。PLC通過(guò)程序即可以控制變頻器的啟動(dòng)、停止；也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行?，F(xiàn)在以一程序?qū)嵗齺?lái)介紹pic通過(guò)輸出的開(kāi)關(guān)量控制的變頻調(diào)速。傳動(dòng)系統(tǒng)從原點(diǎn)啟動(dòng)，中速40HZ行駛30S,開(kāi)始高速50HZ行駛，當(dāng)碰撞到行程開(kāi)關(guān)SQ1時(shí)，開(kāi)始低速2

4、0HZ爬行，低速爬行到終點(diǎn)碰撞到SQ2停車(chē)。停頓2s。反向以高速50HZ行駛，高速行駛到碰撞行程開(kāi)關(guān)SQ3處開(kāi)始低速20HZ爬行。到達(dá)原點(diǎn)碰撞 SQ4停車(chē)，停頓2s后重新開(kāi)始往返。試編寫(xiě)程序。硬件連接如附錄圖1所示輸入輸出觸點(diǎn)分配輸入點(diǎn)及用途輸出點(diǎn)X0啟動(dòng)按鈕Y0工作臺(tái)前進(jìn)X1行程開(kāi)關(guān)SQ1Y1工作臺(tái)后退X2行程開(kāi)關(guān)SQ2Y2高速X3行程開(kāi)關(guān)SQ3Y3中速X4行程開(kāi)關(guān)SQ4Y4低速變頻器參數(shù)設(shè)置：操作模式Pr.79=1 （外部模式）；基本參數(shù)：Pr.7=2s（加速時(shí)間）;Pr.8=3s（減速時(shí)間）；Pr.9=電動(dòng)機(jī)的額定電流 x100%（根據(jù)所用電動(dòng)機(jī)的額定電流大小設(shè)定）本實(shí)例是通過(guò)步進(jìn)順控指

5、令編程來(lái)控制PLC的輸出即變頻器的多段速的輸入信號(hào)。通過(guò)PLC的輸出觸點(diǎn)Y2、Y3 Y4得電與否（開(kāi)或關(guān)）來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，實(shí)例中通過(guò) Y2、Y3、Y4的分時(shí)得電來(lái)實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的三段調(diào)速。當(dāng)然由 Y2、Y3、Y4的不同組合可以實(shí) 現(xiàn)電動(dòng)機(jī)7段調(diào)速。若要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的多段調(diào)速即增加若干輸出來(lái)控制，并相應(yīng)的設(shè)置變 頻器的相關(guān)參數(shù)。但是由于變頻器的的只有輸入端子RH,RL ,RM ,REX進(jìn)行多種運(yùn)行速度轉(zhuǎn)換，所以最多能實(shí)現(xiàn)15段調(diào)速，即有極調(diào)速。不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。調(diào)速精度不高。 若要求電動(dòng)機(jī)有20多種乃至更多種速度，該方法很難實(shí)現(xiàn)。PLC的輸出開(kāi)關(guān)量不僅能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，而且

6、能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。硬件連接如附錄圖 2所示。由于編程方法每臺(tái)基本相同，這里不在贅述。通過(guò)前面的程序?qū)嵗浑y看出該方法的優(yōu)點(diǎn)是編程較為簡(jiǎn)單易懂，且變頻器的響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。可以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)及多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。在較為簡(jiǎn)單的變頻調(diào)速系統(tǒng)中， 該方法較為簡(jiǎn)單且比較容易編程。對(duì)于初學(xué)者來(lái)講是一種較為容易掌握的方法。但是因?yàn)樗遣捎瞄_(kāi)關(guān)量來(lái)實(shí)施控制的，在很多的不足之處：其調(diào)速曲線(xiàn)不是一條連續(xù)平滑的曲線(xiàn)，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。若要實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，要求PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多， 需采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多的PLC在工業(yè)大型生產(chǎn)線(xiàn)上應(yīng)用具有一定的局限性。若在要求調(diào)速較為精細(xì)、精確的生產(chǎn)線(xiàn)上

7、，采用該方法就得不到良好的調(diào)速效果，那 么下面就介紹更為精確一點(diǎn)的調(diào)速方法。二、PLC通過(guò)外加擴(kuò)展DA轉(zhuǎn)換模塊控制的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)方法：本方法是通過(guò)PLC外接擴(kuò)展數(shù)模轉(zhuǎn)換特殊功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^(guò)FX系列PLC主機(jī)，配置FX1N-1DA-BD擴(kuò)展模擬量輸出板或模擬量輸入輸出混合模塊FX0N-3A或FX2N-2DA或FX2N-4DA模塊等來(lái)實(shí)現(xiàn)。該種方法的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)特殊功能模塊的緩沖存 儲(chǔ)器（BFM）設(shè)置編程。現(xiàn)以FX2N型PLC擴(kuò)展FX2N-2DA模塊實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的變頻調(diào)速為例硬件連接圖如附錄圖 3 所示FX2N-2DA輸出模塊：其功能是把 CPU的數(shù)字信號(hào)量，用于將 12位的數(shù)字值

8、轉(zhuǎn)換成 2 點(diǎn)模擬輸出（電壓輸出和電流輸出），以便控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。FX2N系列PLC的連接編程主要包括不同通道數(shù)模轉(zhuǎn)換的執(zhí)行控制，數(shù)字控制量寫(xiě)入FX2N-2DA等。而最重要的則是對(duì)緩沖存儲(chǔ)器（BFM）的設(shè)置。BFM的定義如附錄表1所示從表中可以看出起作用的僅僅是BFM的 #16、#17，而在程序中所需要做的則是根據(jù)實(shí)際需要給予BFM中的#16和#17賦予合適的值。其中：#16為輸出數(shù)據(jù)當(dāng)前值。#17： bO: 1改變成0時(shí)，通道2的D/A轉(zhuǎn)換開(kāi)始。b1： 1改變成0時(shí)，通道1的D/A轉(zhuǎn)換開(kāi)始。程序?qū)嵗?YOGNW moo Mllioo ；-nocoK1CKfkino1xoK17HD004KIrJ

9、-TrnK17HDOOOKIrTfl*1(K1NWBK1 ?KI*-no0K1THDOOOKI其中x0表示啟動(dòng)按鈕，X1表示停止按鈕，x2為調(diào)速控制按鈕。該程序通過(guò)將D100中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成輸出模擬量（由于FX2N-2DA模塊的輸出特性從數(shù)字值0到4000變化，所以若4000相當(dāng)與50HZ,則每80為1H乙故本程序?qū)嵗械慕o D100賦值2400即為設(shè)置電 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率為 30HZ），從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度30HZ-50HZ范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)速度調(diào)節(jié)。通過(guò)本實(shí)例可以看出該方法實(shí)現(xiàn)的調(diào)速曲線(xiàn)較為平滑；調(diào)速精度較高。結(jié)合上述程序?qū)嵗梢郧逦目闯鲈摲N方法優(yōu)點(diǎn)是：PLC程序編制簡(jiǎn)單方便，調(diào)速曲線(xiàn)平滑

10、連續(xù)、工作穩(wěn)定。且一臺(tái)PLC通過(guò)外加一個(gè) FX2N-2DA模塊可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速；若外加一個(gè) FX2N-4DA模塊可以實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。所以在工業(yè)控制中該方 法要比第一種方法應(yīng)用范圍更廣些。用于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速時(shí)較第一種方法編程更為簡(jiǎn)單。該種方法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速硬件連接如附錄圖4所示。不足之處：在大規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)中，控制電纜較長(zhǎng)，尤其是DA模塊采用電壓信號(hào)輸出時(shí)，線(xiàn)路有較大的電壓降，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，如控制8臺(tái)變頻器，需要2塊FX2N-4DA模塊或4塊FX2N-2DA模塊，且該擴(kuò)展模塊價(jià)格較貴，所以 在需要控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速的大規(guī)模

11、生產(chǎn)中，該方法耗資較為昂貴；而且對(duì)于大規(guī)模自 動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，一方面變頻器的數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布的距離不一致。采用D/A擴(kuò)展模塊做同步運(yùn)動(dòng)控制容易受到模擬量信號(hào)的波動(dòng)和因距離不一致而造成的模擬量信號(hào)衰減 不一致的影響，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低。針對(duì)本方法存在的很大的不足，下面就介紹一種該系統(tǒng)成本低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗 干擾性較強(qiáng)的調(diào)速方法。三、PLC通過(guò)RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速本方法是PLC主機(jī)上裝RS-485BD通訊適配器與變頻器的485PU 口相連接（具體連接方式見(jiàn)附錄圖6所示），通過(guò)PLC和變頻器之間的 RS485半雙工串行通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變 頻調(diào)速。PLC和變頻器之間的

12、 RS-485協(xié)議PLC和變頻器之間進(jìn)行通訊，通訊規(guī)格必須在變頻器的初始化中設(shè)定，如果沒(méi)有進(jìn)行設(shè)定或有一個(gè)錯(cuò)誤的設(shè)定，數(shù)據(jù)將不能進(jìn)行通訊。且每次參數(shù)設(shè)定后，需復(fù)位變頻器。確保 參數(shù)的設(shè)定生效。設(shè)定好參數(shù)后按如下協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊讀岀數(shù)據(jù)PLC1)孫廠E2)13) 丘 *iHiiaana寫(xiě)入數(shù)掘該過(guò)程分5個(gè)階段：1、計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請(qǐng)求；2、變頻器處理等待；3、變頻器作出應(yīng)答；4、計(jì)算機(jī)處理等待；5、計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過(guò)程，如寫(xiě)變頻器啟、?？刂泼顣r(shí)則只需完成1-3三個(gè)過(guò)程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)則需完成1-5五個(gè)過(guò)程。不論是寫(xiě)數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有PLC發(fā)出請(qǐng)求，變頻器只是被

13、動(dòng)接受請(qǐng)求并作出應(yīng)答。每個(gè)階段的數(shù)據(jù)格式均有差別?，F(xiàn)只列出較為常用的三種格式：數(shù)據(jù)格式-格式斗數(shù)據(jù)讀出格式E要實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的通訊控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程；通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)PLC對(duì)變頻器的 各種運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)的采集。PLC程序首先應(yīng)完成 FX2N-485BD通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換和變頻器應(yīng)答數(shù)據(jù)的處理工作。PLC通過(guò)RS-485通訊控制變頻器可以完成一臺(tái)乃至多臺(tái)變頻器的啟動(dòng)、停止、頻率設(shè)定。硬件連接附錄圖 5所示。由于每臺(tái)變頻器的通訊編程方法基本相似，唯一的不同之處 就是變頻器的站號(hào)設(shè)置不同。眾XD01卄XQOQ*)0)01j j.XDOQX001HX0Q1 ifr-

14、moo?T xooi M=-ASC【ASCFH07DOD100DHD10QM03E8wornHOOSBH0030HO 045H0D4IHOQUW03IwornCISD10100MillK10D10DllD12E!3DIS現(xiàn)在就以PLC通過(guò)RS-485通訊控制#0變頻器運(yùn)行程序?yàn)槔?變頻器參數(shù)設(shè)定：Pr.79=1 （操作模式），Pr.1=50（ 上限頻率），Pr.3=50（基底頻率），Pr.19=380 （基底 電壓），Pr.77=2 （參數(shù)寫(xiě)入禁止；表示即使運(yùn)行時(shí)也可寫(xiě)入?yún)?shù)），Pr.117=0 （變頻器站號(hào)），Pr.118=192（通訊速度）,Pr.119=0 （停止位一位），Pr.120=

15、2 （偶校驗(yàn)）Pr.121=9999（通 訊重試次數(shù)），Pr.122=9999 （通訊檢查時(shí)間間隔），Pr.123=9999 （等待時(shí)間設(shè)置），Pr.124=0（無(wú) CR 無(wú) LF）,以上程序運(yùn)行時(shí) PLC通過(guò)RS-485通訊程序正轉(zhuǎn)啟動(dòng)并且變頻運(yùn)行。其中X0為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)以額定速度（頻率）運(yùn)行控制按鈕，X1為電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制按鈕，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的頻率調(diào)節(jié)。若要對(duì)#1站的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，只要將 H30和H31分別傳送給D11Q12，并將變 頻器參數(shù)Pr.117設(shè)置為1即可.依此類(lèi)推。對(duì)于不同站號(hào)的電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速編程方法基 本相同?？刂浦噶钊缦卤硭?。操作指令指令代碼數(shù)據(jù)內(nèi)容正轉(zhuǎn)HFAH02反

16、轉(zhuǎn)HFAH04停止HFAH00頻率寫(xiě)入HEDH0000-H2EE0頻率輸出H6FH0000-H2EE0注意所有指令代碼和數(shù)據(jù)均以 ASCII碼（十六進(jìn)制）發(fā)送和接收。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成 ASCI 碼時(shí)，H0-H9轉(zhuǎn)換成ASCI碼時(shí)加H30,例H3轉(zhuǎn)換成 ASCI碼即H3+H30=H33而A-F轉(zhuǎn)換成 ASCI碼時(shí)加H31。例HA轉(zhuǎn)換成ASCI碼即HA+H3仁H41依次類(lèi)推。使用RS-485通訊控制，僅通過(guò)一條通訊電纜連接，就可以完成多臺(tái)變頻器的啟動(dòng)、停止、頻率設(shè)定；并且很容易實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間的同步運(yùn)行。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單、可控制32臺(tái)變頻器?？梢詫?shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，速度變換平滑，速度控制精確，適應(yīng)能力

17、好。該系統(tǒng)成本 低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾性強(qiáng)。但是也存在一定的不足之處：比如編程工作量較大，響應(yīng)有延時(shí)。且必須在掌握通訊協(xié)議及相關(guān)的參數(shù)的基礎(chǔ)上才能順利完成編程。對(duì)于技校 初學(xué)者來(lái)講該方法掌握比較困難。結(jié)束語(yǔ)：本文較為詳盡地介紹了應(yīng)用三菱FX系列PLC控制單臺(tái)及多臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的三種常用的方法，并綜合的評(píng)述各種方法的優(yōu)點(diǎn)及在生產(chǎn)應(yīng)用中的不足之處。深入了解這些 控制的方法，有助于學(xué)生對(duì)PLC控制的交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)有了更深層次的把握。同時(shí)對(duì)學(xué)生的變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力也有很大的幫助。掌握這幾種調(diào)速方法的各自的優(yōu)點(diǎn)和 不足之處，對(duì)設(shè)計(jì)者的工作能夠帶來(lái)一定的幫助；從而能進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性、 先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性。學(xué)生可以根據(jù)所需設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的具體情況，選擇最為合適的方法。 從而達(dá)到了最