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PLC模拟量控制在变频调速的应用.doc

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.16M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    PLC 模拟量控制在变频调速的应用 发表时间：2006-6-19 罗萍 来源：《变频器世界》 本文以三菱 PLC 为例介绍了模拟量控制，并结合变频调速基本原理及特点，重点阐述了如何 通过 PLC 模拟量控制来实现对变频器的速度调节。 1、引言 近年来可编程序控制器(PLC)以及变频调速技术的日益发展，性能价格比日益提高，并 在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、流量等工艺变 量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC 模拟量控制模块的使用也日益广泛。 通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要 求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制要求，因此，我们须利用 PLC 灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率。 2、变频器简介 交流电动机的转速 n 公式为： 式中: f—频率; p—极对数; s—转差率(0～3%或 0～6%)。 由转速公式可见，改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速， 达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调(恒功率调速)，也可以 从基频向下调(恒转距调速)。因此变频调速方式，比改变极对数 p 和转差率 s 两个参数简单得 多。同时还具有很好的性价比、操作方便、机械特性较硬、静差率小、转速稳定性好、调速范 围广等优点，因此变频调速方式拥有广阔的发展前景。 3、PLC 模拟量控制在变频调速的应用 PLC 包括许多的特殊功能模块，而模拟量模块则是其中的一种。它包括数模转换模块和 模数转换模块。例如数模转换模块可将一定的数字量转换成对应的模拟量(电压或电流)输出， 这种转换具有较高的精度。 在设计一个控制系统或对一个已有的设备进行改造时，常常会需要对电机的速度进行
    控制，利用 PLC 的模拟量控制模块的输出来对变频器实现速度控制则是一个经济而又简便的方 法。 下面以三菱 FX2N 系列 PLC 为例进行说明。同时选择 FX2N-2DA 模拟量模块作为对变频 器进行速度控制的控制信号输出。如图 1 所示，控制系统采用具有两路模拟量输出的模块对两 个变频器进行速度控制。、 图 1 对变频器进行速度控制的信号输出 图 2 为变频器的控制及动力部分，这里的变频器采用三菱 S540 型，PLC 的模拟量速度 控制信号由变频器的端子 2、5 输入。
    图 2 变频器的控制及动力部分接线图 3.1 系统中 PLC 模拟量控制变频调速需要解决的主要问题 （1）模拟量模块输出信号的选择 通过对模拟量模块连接端子的选择，可以得到两种信号，0~10V 或 0~5V 电压信号以及 4~20mA 电流信号。这里我们选择 0~5V 的电压信号进行控制。 （2）模拟量模块的增益及偏置调节 模块的增益可设定为任意值。然而，如果要得到最大 12 位的分辨率可使用 0~4000。如 图 3，我们采用 0~4000 的数字量对应 0~5V 的电压输出。当然，我们可对模块进行偏置调节， 例如数字量 0~4000 对应 4~20mA 时。 图 3 模块的增益设定
    3）模拟量模块与 PLC 的通讯 对于与 FX2N 系列 PLC 的连接编程主要包括不同通道数模转换的执行控制，数字控制 量写入 FX2N-2DA 等等。而最重要的则是对缓冲存储器(BFM)的设置。通过对该模块的认识， BFM 的定义如附表。 附表 BFM 的定义 从附表中可以看出起作用的仅仅是 BFM 的#16、#17，而在程序中所需要做的则是根 据实际需要给予 BFM 中的#16 和#17 赋予合适的值。其中： #16 为输出数据当前值。 #17:b0:1 改变成 0 时，通道 2 的 D/A 转换开始。 b1:1 改变成 0 时，通道 1 的 D/A 转换开始。 （4）控制系统编程 对于上例控制系统的编写程序如图 4 所示。
    图 4 控制系统编程 在程序中： 1) 当 M67、M68 常闭触点以及 Y002 常开触点闭合时，通道 1 数字到模拟的转换开始 执行;当 M62、M557 常闭触点以及 Y003 常开触点闭合时，通道 2 数字到模拟的转换开始执行。 2) 通道 1  将保存第一个数字速度信号的 D998 赋予辅助继电器(M400~M415);  将数字速度信号的低 8 位(M400~M407)赋予 BFM 的 16#;  使 BFM#17 的 b2=1;  使 BFM#17 的 b2 由 1→0，保持低 8 位数据;  将数字速度信号的高 4 位赋予 BFM 的 16#;  使 BFM#17 的 b1=1;  使 BFM#17 的 b1 由 1→0，执行通道 1 的速度信号 D/A 转换。 3) 通道 2  将保存第二个数字速度信号的 D988 赋予辅助继电器(M300~M315);  将数字速度信号的低 8 位(M300~M307)赋予 BFM 的 16#;  使 BFM#17 的 b2=1;  使 BFM#17 的 b2 由 1→0，保持低 8 位数据;  将数字速度信号的高 4 位赋予 BFM 的 16#;  使 BFM#17 的 b0=1;  使 BFM#17 的 b0 由 1→0，执行通道 2 的速度信号 D/A 转换。
    4) 程序中的 K0 为该数模转换模块的位置地址，在本控制系统中只用了一块模块， 因此为 K0，假如由于工艺要求控制系统还要再增加一块模块，则新增模块在编程时只要将 K0 改为 K1 即可。 （5）变频器主要参数的设置 根据控制要求，设置变频器的运行模式为外部运行模式，运行频率为外部运行频率 设定方式，Pr.79=2;模拟频率输入电压信号为 0~5V，所以，Pr.73=0;其余参数根据电机功 率、额定电压、负载等情况进行设定。 3.2 注意事项 (1) FX2N-2DA 采用电压输出时，应将 IOUT 与 COM 短路; (2) 速度控制信号应选用屏蔽线，配线安装时应与动力线分开。 4、结束语 上述控制在实际使用过程中运行良好，很好的将 PLC 易于编程与变频器结合起来， 当然不同的可编程序控制器的编程和硬件配置方法也不同，比如罗克韦尔 PLC 在增加 D/A 模块时，只要在编程环境下的硬件配置中添加该模块即可。总之，充分利用 PLC 模拟量输出 功能可以控制变频器从而控制设备的速度，满足生产的需要。
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