PLC在變頻調(diào)速控制方法

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變頻器為例來詳細(xì)地、系統(tǒng)的研究了由PLC控制如何實(shí)現(xiàn)單臺乃至多臺電動機(jī)變頻調(diào)速。并且對每種方法硬件連接、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)和自動控制技術(shù)的日益發(fā)展，電動機(jī)的調(diào)速已經(jīng)從繼電器控制時(shí)代發(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)自動化控制系統(tǒng)中，最為常見的是由PLC控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的調(diào)速控制。該方法主要通過程序來控制了電動機(jī)的變頻調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)了自動控制。目前，本校已經(jīng)引進(jìn)了幾十套PLC，變頻器，觸摸屏設(shè)備，并且開設(shè)了PLC，電動機(jī)調(diào)速等相關(guān)課程。PLC采用怎樣的控制方式來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的變頻調(diào)速？是不是PLC控制的電動機(jī)變頻調(diào)速方法只有一種？是不是一臺PLC只能實(shí)現(xiàn)單臺電動機(jī)的變頻調(diào)速？在程序上又是如何實(shí)現(xiàn)電動機(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)難免會存在很多疑問。本文就來詮釋上述問題。通過常用的PLC在變頻調(diào)速中的三種方法進(jìn)行詳盡闡述，希望對學(xué)生在變頻調(diào)速的學(xué)習(xí)方面能有一定的幫助。為他們在將來的更進(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)、STR(反轉(zhuǎn)啟動)、RH(高速)、RM(中速)、RL(低速)、REX、輸入端SG等端口分別相連接。PLC通過程序即可以控制變頻器的啟動、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。

現(xiàn)在以一程序?qū)嵗齺斫榻Bplc通過輸出的開關(guān)量控制的變頻調(diào)速。

傳動系統(tǒng)從原點(diǎn)啟動，中速40HZ行駛30S，開始高速50HZ行駛，當(dāng)碰撞到行程開關(guān)SQ1時(shí)，開始低速20HZ爬行，低速爬行到終點(diǎn)碰撞到SQ2停車。停頓2s。反向以高速50HZ行駛，高速行駛到碰撞行程開關(guān)SQ3處開始低速20HZ爬行。到達(dá)原點(diǎn)碰撞SQ4停車，停頓2s后重新開始往返。試編寫程序。

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啟動按鈕Y0工作臺前進(jìn)

X1行程開關(guān)SQ1Y1工作臺后退

X2行程開關(guān)SQ2Y2高速

X3行程開關(guān)SQ3Y3中速

X4行程開關(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=電動機(jī)的額定電流x100%（根據(jù)所用電動機(jī)的額定電流大小設(shè)定）

各段速度設(shè)置：Pr.4=40HZ(中速段),Pr.5=50HZ（高速段）,Pr.6=20HZ（低速段）

程序設(shè)計(jì)：

PLC變頻調(diào)速控制方法

本實(shí)例是通過步進(jìn)順控指令編程來控制PLC的輸出即變頻器的多段速的輸入信號。通過PLC的輸出觸點(diǎn)Y2、Y3、Y4得電與否（開或關(guān)）來控制電動機(jī)的變頻調(diào)速，實(shí)例中通過Y2、

Y3、Y4的分時(shí)得電來實(shí)現(xiàn)了電動機(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)電動機(jī)7段調(diào)速。若要實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的多段調(diào)速即增加若干輸出來控制，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)電動機(jī)的無級調(diào)速。調(diào)速精度不高。若要求電動機(jī)有20多種乃至更多種速度，該方法很難實(shí)現(xiàn)。

PLC的輸出開關(guān)量不僅能實(shí)現(xiàn)單臺電動機(jī)的變頻調(diào)速，而且能實(shí)現(xiàn)多臺電動機(jī)的變頻調(diào)速。硬件連接如附錄圖2所示。由于編程方法每臺基本相同，這里不在贅述。

通過前面的程序?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)單臺及多臺電動機(jī)的調(diào)速。在較為簡單的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，該方法較為簡單且比較容易編程。對于初學(xué)者來講是一種較為容易掌握的方法。

但是因?yàn)樗遣捎瞄_關(guān)量來實(shí)施控制的，在很多的不足之處：其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。若要實(shí)現(xiàn)多臺電動機(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)線上，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PLC外接擴(kuò)展數(shù)模轉(zhuǎn)換特殊功能模塊來實(shí)現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^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模塊等來實(shí)現(xiàn)。該種方法的實(shí)現(xiàn)主要是對特殊功能模塊的緩沖存儲器(BFM)設(shè)置編程。

現(xiàn)以FX2N型PLC擴(kuò)展FX2N-2DA模塊實(shí)現(xiàn)單臺電動機(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)字信號量，用于將12位的數(shù)字值轉(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)字控制量寫入FX2N-2DA等。而最重要的則是對緩沖存儲器(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：b0：1改變成0時(shí)，通道2的D/A轉(zhuǎn)換開始。b1：1改變成0時(shí)，通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始。