項(xiàng)目4-變頻器與PLC在工程中的典型應(yīng)用2017.12

2023/2/5項(xiàng)目4變頻器與PLC在工程中的典型應(yīng)用

三菱FR-D740變頻器1臺(tái)三菱FX2N-32MR學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握變頻器與PLC的連接方式。2．掌握變頻器在典型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用技能。3．掌握控制系統(tǒng)的工頻/變頻切換功能。4．能完成PLC與變頻器綜合應(yīng)用的基本接線、參數(shù)設(shè)置和程序編制。5．學(xué)會(huì)根據(jù)不同負(fù)載選擇變頻器，能進(jìn)行變頻調(diào)速系統(tǒng)的電氣安裝和系統(tǒng)調(diào)試。2023/2/5

任務(wù)4.1物料分揀輸送帶的正反轉(zhuǎn)變頻控制系統(tǒng)任務(wù)4.2工業(yè)攪拌機(jī)的多段速變頻控制系統(tǒng)任務(wù)4.3風(fēng)機(jī)的變頻/工頻自動(dòng)切換控制系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容任務(wù)4.4驗(yàn)布機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)任務(wù)4.5多泵恒壓供水控制系統(tǒng)2023/2/52023/2/5任務(wù)4.1

物料分揀輸送帶的正反轉(zhuǎn)變頻控制系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入物料分揀輸送帶采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。物料分揀輸送帶如圖所示。（1）輸送帶能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，且用操作臺(tái)上按鈕通過PLC進(jìn)行控制，不用變頻器的操作面板。（2）通過PLC控制變頻器的外部端子進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)運(yùn)行。（3）速度設(shè)定用可調(diào)電位器RP給定。（4）變頻器一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷變頻器的電源。通過外接按鈕變頻器能進(jìn)行復(fù)位操作。兩者的互聯(lián)接線包括以下三種情況：（1）PLC的開關(guān)量輸出與變頻器的開關(guān)量輸入接口的互聯(lián)；（2）PLC的模擬量輸出與變頻器的模擬量輸入接口的互聯(lián)；（3）PLC與變頻器的通信聯(lián)接。相關(guān)知識(shí)

一個(gè)PLC變頻控制系統(tǒng)通常由3部分組成，即變頻器本體、PLC、變頻器與PLC的接口電路。PLC對(duì)變頻器進(jìn)行控制，這必然牽涉到PLC與變頻器的互聯(lián)接線即接口電路問題。1．三菱繼電器輸出型PLC與變頻器的連接方式2023/2/5一、三菱PLC與變頻器的開關(guān)量連接方式圖4-2三菱繼電器輸出型PLC與變頻器的開關(guān)量接線方式西門子變頻器的參數(shù)P0725=1（PNP方式）采用三菱變頻器的默認(rèn)輸入邏輯是SINK型。2、三菱晶體管輸出型PLC與變頻器的連接方式2023/2/5圖4-3三菱晶體管輸出型PLC與變頻器的開關(guān)量接線方式三菱晶體管輸出型的PLC為NPN方式，MM440變頻器的默認(rèn)輸入為PNP方式（P0725=1），顯然電平是不匹配。只要將參數(shù)P0725=0（NPN方式），MM440變頻器就變成NPN輸入。三菱變頻器的默認(rèn)輸入方式為SINK型輸入，與三菱晶體管輸出型的PLC（輸出為NPN）電平是兼容的。2023/2/5二、三菱PLC與變頻器的模擬量連接方式圖4-4三菱模擬量模塊與變頻器的連接方式2023/2/5三、三菱PLC與變頻器的RS-485通信連接方式圖4-5通信板在PLC中的安裝位置及通信板外形三菱PLC與三菱變頻器通信時(shí)需要配置FX2N-485-BD通信板

2023/2/5圖4-7PLC上的FX2N-485-BD與變頻器PU接口的接線2023/2/5任務(wù)實(shí)施【訓(xùn)練工具、材料和設(shè)備】《三菱FR-D700通用變頻器使用手冊(cè)》通用電工工具一套三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)電位器按鈕三菱FR-D740變頻器1臺(tái)三菱FX2N-32MR2023/2/51．硬件電路表4-1 物料輸送帶正反轉(zhuǎn)控制的I/O分配輸

入輸

出輸入繼電器輸入元件作

用輸出繼電器輸出元件作

用X000SB1變頻器上電Y010KM接通KMX001SB2變頻器失電Y001STF變頻器正轉(zhuǎn)X002SB3變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)Y002STR變頻器反轉(zhuǎn)X003SB4變頻器反轉(zhuǎn)啟動(dòng)Y004HL1正轉(zhuǎn)指示X004SB5變頻器停止Y005HL2反轉(zhuǎn)指示X005A、C故障信號(hào)Y006HL3報(bào)警指示33.物料輸送帶正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)2023/2/5圖4-8物料輸送帶正反轉(zhuǎn)控制接線圖由于三組輸出所使用的電壓不同，所以不能將COM1、COM2和COM3連接在一起。2023/2/52．參數(shù)設(shè)置Pr.1=50Hz，上限頻率。Pr.2=0Hz，下限頻率。Pr.7=5s，加速時(shí)間。Pr.8=5s，減速時(shí)間。Pr.9=2.5A，電子過電流保護(hù)，一般設(shè)定為變頻器的額定電流。Pr.73=1，端子2輸入0～5V電壓信號(hào)。Pr.125=50Hz，端子2頻率設(shè)定增益頻率。Pr.178=60，端子STF設(shè)定為正轉(zhuǎn)端子。Pr.179=61，端子STR設(shè)定為反轉(zhuǎn)端子。Pr.182

=62，將RH端子功能變更為RES端子功能。Pr.192=99，將變頻器輸出端子A、B、C設(shè)置為異常輸出功能。Pr.79=2，選擇外部運(yùn)行模式。2023/2/53．程序設(shè)計(jì)2023/2/54．運(yùn)行操作（1）合上QF，給PLC上電，把圖4-9所示的程序下載到PLC中。（2）單擊GX編程軟件工具欄中的運(yùn)行圖標(biāo)，使PLC處于RUN狀態(tài)，PLC上的RUN指示燈點(diǎn)亮。此時(shí)按下SB1（X000），Y010為1，接觸器KM線圈得電，其3對(duì)主觸點(diǎn)閉合，變頻器上電。

（3）將變頻器進(jìn)行參數(shù)復(fù)位，然后將上述參數(shù)寫入變頻器中。（4）正轉(zhuǎn)運(yùn)行。按下按鈕SB3。（5）反轉(zhuǎn)運(yùn)行。按下按鈕SB4。（6）如果變頻器發(fā)生故障，則輸入繼電器X005得電，其常開觸點(diǎn)閉合，Y006為“1”，報(bào)警指示燈HL3點(diǎn)亮；其常閉觸點(diǎn)斷開，輸出繼電器Y010為“0”，接觸器KM失電，切除變頻器電源。2023/2/5一、西門子繼電器輸出型PLC與變頻器的連接方式圖4-10西門子繼電器輸出型PLC與變頻器的開關(guān)量接線方式西門子變頻器的參數(shù)P0725=1（PNP方式）三菱變頻器的輸入邏輯是SINK型或者SOURCE型都可以知識(shí)拓展二、西門子晶體管輸出型PLC與變頻器的連接方式2023/2/5圖4-11西門子晶體管輸出型PLC與變頻器的開關(guān)量接線方式西門子晶體管輸出型的PLC，其輸出大多數(shù)為PNP方式，MM440變頻器的默認(rèn)輸入為PNP方式（P0725=1），因此電平是可以兼容的。三菱D740變頻器的默認(rèn)輸入方式為漏型輸入，與西門子PNP晶體管輸出型的PLC電平是不兼容的。需將三菱變頻器的輸入邏輯選擇的跳線改為源型輸入（即由SINK改為SOURCE）注意：PLC為晶體管輸出時(shí)，其1M（0V）必須與西門子變頻器的28端子（0V）（三菱變頻器為SD端子）短接，否則，PLC的輸出不能形成回路。2023/2/5三、西門子PLC的模擬量模塊與變頻器的連接方式圖4-12西門子EM235模擬量輸出模塊與變頻器模擬輸入端的連接方式接線時(shí)一定要把變頻器的2端子（模擬0V）和4、11短接，同時(shí)設(shè)置參數(shù)P0756[0]和P0756[1]選擇3、4端子為電壓輸入、10、11端子為電流輸入。2023/2/5任務(wù)4.2工業(yè)攪拌機(jī)的多段速變頻控制系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入

按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)以15Hz運(yùn)行，200s后以20Hz運(yùn)行，以后每隔200s，增加5Hz，直到45Hz運(yùn)行，其運(yùn)行速度如圖4-14所示。按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。圖4-13工業(yè)攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4-14工業(yè)攪拌機(jī)運(yùn)行速度圖2023/2/5相關(guān)知識(shí)一、變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1．滿足要求2．安全可靠3．經(jīng)濟(jì)實(shí)用4．留有余量2023/2/5二、變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟（1）了解生產(chǎn)工藝，根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的控制要求，分析影響轉(zhuǎn)速變化的因素，確定變頻控制系統(tǒng)的控制方案，繪制變頻控制系統(tǒng)的硬件原理圖。（2）了解生產(chǎn)工藝控制的操作過程，進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)。（3）根據(jù)負(fù)載和工藝控制要求，進(jìn)行變頻器的設(shè)計(jì)。（4）根據(jù)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的情況，決定是選擇常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器還是選擇智能調(diào)節(jié)器。2023/2/5任務(wù)實(shí)施【訓(xùn)練工具、材料和設(shè)備】《三菱FR-D700通用變頻器使用手冊(cè)》通用電工工具一套三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)按鈕三菱FR-D740變頻器1臺(tái)三菱FX2N-32MR接觸器2023/2/51．硬件電路表4-2 攪拌機(jī)多段速控制的I/O分配輸

入輸

出輸入繼電器輸入元件作

用輸出繼電器輸出元件作

用X000SB1變頻器上電Y000RH高速選擇X001SB2變頻器失電Y001RM中速選擇X002SB3啟動(dòng)Y002RL低速選擇X003SB4停止Y004STF啟動(dòng)X004A、C故障信號(hào)Y010KM接通KM34.工業(yè)攪拌機(jī)多段速控制系統(tǒng)2023/2/5Y000、Y001、Y002和Y003組成K1Y0的位組件，所以PLC的輸出Y003不能接任何負(fù)載

接觸器線圈KM接PLC的Y010輸出端子，其電壓是AC220V，因此需要與COM1和COM2分開。

2023/2/52．參數(shù)設(shè)置變頻器需要實(shí)現(xiàn)7段速運(yùn)行，因此需要設(shè)置如下參數(shù)：Pr.1=50Hz，上限頻率。Pr.2=0Hz，下限頻率。Pr.7=2s，加速時(shí)間。Pr.8=2s，減速時(shí)間。Pr.160=0，擴(kuò)張參數(shù)。Pr.178=60，正轉(zhuǎn)端子。Pr.179=62，將STR端子設(shè)置為變頻器復(fù)位功能RES。Pr.180=0，RL低速選擇。Pr.181=1，RM中速選擇。Pr.182=2，RH高速選擇。Pr.79=3，PU/組合模式1。各段速度：Pr.4=15Hz，Pr.5=20Hz，Pr.6=30Hz，Pr.24=40Hz，Pr.25=35Hz，Pr.26=25Hz，Pr.27=45Hz。2023/2/5表4-3 變頻器端子的不同組合與PLC傳送數(shù)據(jù)之間的關(guān)系3．程序設(shè)計(jì)傳送數(shù)據(jù)（十進(jìn)制）Y003RL（Y002）RM（Y001）RH（Y000）對(duì)應(yīng)頻率/Hz10001Pr.4（15）20010Pr.5（20）30011Pr.26（25）40100Pr.6（30）50101Pr.25（35）60110Pr.24（40）70111Pr.27（45）2023/2/5通過INCP加1指令讓K1Y000每隔20s（T0的常開觸點(diǎn)）加1，從而實(shí)現(xiàn)表4-3的對(duì)應(yīng)關(guān)系。用定時(shí)器T0產(chǎn)生一個(gè)周期為20s的脈沖，保證變頻器每隔20s進(jìn)行一次速度選擇。2023/2/54．運(yùn)行操作（1）合上QF，給PLC上電，把圖4-16所示的程序下載到PLC中。（2）單擊GX編程軟件工具欄中的運(yùn)行圖標(biāo)，使PLC處于“RUN”狀態(tài)，PLC上的RUN指示燈點(diǎn)亮。此時(shí)按下SB1（X000），Y010為1，接觸器KM線圈得電，其3對(duì)主觸點(diǎn)閉合，變頻器上電。（3）將變頻器進(jìn)行參數(shù)復(fù)位，然后將上述參數(shù)設(shè)置中的參數(shù)寫入變頻器中。（4）變頻器運(yùn)行。（5）變頻器停止運(yùn)行。按下停止按鈕SB4（X003）或變頻器發(fā)生故障A、C（X004），通過傳送指令MOV指令將數(shù)字0送到K1Y0，變頻器停止運(yùn)行。2023/2/5知識(shí)拓展1．變頻器的通電和預(yù)置（1）熟悉鍵盤，即了解鍵盤上各鍵的功能，進(jìn)行試操作，并觀察顯示的變化情況等。（2）按說(shuō)明書要求進(jìn)行“啟動(dòng)”和“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時(shí)也要進(jìn)一步熟悉鍵盤的操作。（3）進(jìn)行功能預(yù)置：①確認(rèn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)定電動(dòng)機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率。②變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、PID或其他方式。③設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從外部啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式，設(shè)定升降速時(shí)間，可以用面板、外部端子、通信方式等幾種啟動(dòng)方式。

（4）將外接輸入控制線接好，逐項(xiàng)檢查各外接控制功能的執(zhí)行情況。

（5）檢查三相輸出電壓是否平衡。

2023/2/52．電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)變頻器的輸出端接上電動(dòng)機(jī)，但電動(dòng)機(jī)盡可能與負(fù)載脫開，進(jìn)行通電試驗(yàn)。其目的是觀察變頻器配上電動(dòng)機(jī)后的工作情況，順便校準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。其試驗(yàn)步驟如下。（1）先將頻率設(shè)置于0位，合上電源后，微微增大工作頻率，觀察電動(dòng)機(jī)的啟轉(zhuǎn)情況，及旋轉(zhuǎn)方向是否正確。如方向相反，則予以糾正。（2）將頻率上升至額定頻率，讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間。如一切正常，再選若干個(gè)常用的工作頻率，也使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間。（3）將給定頻率信號(hào)突降至零（或按停止按鈕），觀察電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)情況。2023/2/53．拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停機(jī)（1）啟轉(zhuǎn)試驗(yàn)使工作頻率從0Hz開始微微增加，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否啟轉(zhuǎn)。（2）啟動(dòng)試驗(yàn)。將給定信號(hào)調(diào)至最大，按啟動(dòng)鍵，觀察。①啟動(dòng)電流的變化。②整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)在升速過程中，運(yùn)行是否平穩(wěn)。（3）停機(jī)試驗(yàn)。將運(yùn)行頻率調(diào)至最高工作頻率，按停止鍵，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)的停機(jī)過程。①停機(jī)過程中是否出現(xiàn)因過電壓或過電流而跳閘，如有，則應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。②當(dāng)輸出頻率為0Hz時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是否有爬行現(xiàn)象，如有，則應(yīng)適當(dāng)加入直流制動(dòng)。2023/2/54．拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載試驗(yàn)（1）fmax＞fN，則應(yīng)進(jìn)行最高頻率時(shí)的帶載能力試驗(yàn)，也就是在正常負(fù)載下能不能帶得動(dòng)。（2）在負(fù)載的最低工作頻率下，應(yīng)考察電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況，使拖動(dòng)系統(tǒng)工作在負(fù)載所要求的最低轉(zhuǎn)速下，施加該轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)載，按負(fù)載所要求的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行低速連續(xù)運(yùn)行，觀察電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況。（3）過載試驗(yàn)可按負(fù)載可能出現(xiàn)的過載情況及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否繼續(xù)工作。2023/2/5任務(wù)4.3

風(fēng)機(jī)的變頻/工頻自動(dòng)切換控制系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入

現(xiàn)有一臺(tái)風(fēng)機(jī)，當(dāng)要求在50Hz以下運(yùn)行時(shí)，采用變頻器控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，由模擬量輸入端子2、5控制變頻器的輸出頻率。當(dāng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率達(dá)到50Hz時(shí)，則變頻器停止運(yùn)行，將風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行。另外，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在工頻狀態(tài)時(shí)，如果工作環(huán)境要求它進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，此時(shí)必須將風(fēng)機(jī)由工頻自動(dòng)切換到變頻狀態(tài)運(yùn)行。2023/2/5任務(wù)實(shí)施【訓(xùn)練工具、材料和設(shè)備】《三菱FR-D700通用變頻器使用手冊(cè)》通用電工工具一套三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)電位器按鈕三菱FR-D740變頻器1臺(tái)三菱FX2N-32MR接觸器2023/2/51．硬件電路表4-4 風(fēng)機(jī)工頻/變頻自動(dòng)切換控制的I/O分配輸

入輸

出輸入繼電器輸入元件作

用輸出繼電器輸出元件作

用X000SB1啟動(dòng)Y000STF變頻器啟動(dòng)X001SB2停止Y001HL1工頻運(yùn)行指示X002SA工頻運(yùn)行Y002HL2變頻運(yùn)行指示X003SA變頻運(yùn)行Y005KM1控制變頻器接電源X004A、C輸出頻率檢測(cè)Y006KM2控制電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行X005FR電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)Y007KM3控制電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行教材中此處錯(cuò)誤，應(yīng)該是STF2023/2/5圖4-18風(fēng)機(jī)工頻/變頻自動(dòng)切換電路圖KM2控制工頻運(yùn)行KM1和KM3控制變頻運(yùn)行工頻/變頻切換選擇2023/2/52．參數(shù)設(shè)置Pr.1=50Hz，上限頻率。Pr.2=0Hz，下限頻率。Pr.7=5s，加速時(shí)間。Pr.8=5s，減速時(shí)間。Pr.9=2.5A，電子過電流保護(hù)，一般設(shè)定為變頻器的額定電流。Pr.73=1，端子2輸入0～5V電壓信號(hào)。Pr.125=50Hz，端子2頻率設(shè)定增益頻率。Pr.178=60，端子STF設(shè)定為正轉(zhuǎn)端子。Pr.192=4，將變頻器輸出端子A、B、C設(shè)置為輸出頻率檢測(cè)功能FU。Pr.42=49.5Hz，輸出頻率檢測(cè)，使FU信號(hào)變?yōu)镺N的頻率。Pr.79=2，選擇外部運(yùn)行模式。2023/2/53．程序設(shè)計(jì)這里是T0的常閉觸點(diǎn)，教材此處錯(cuò)誤這根線在這個(gè)位置，教材此處錯(cuò)誤2023/2/54．運(yùn)行操作（1）合上QF，給PLC上電，把圖4-19所示的程序下載到PLC中。（2）工頻運(yùn)行。此時(shí)按下SB1（X000），Y006為“1”，接觸器KM2線圈得電，其3對(duì)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行。同時(shí)Y001為“1”，工頻指示燈點(diǎn)亮。（3）變頻運(yùn)行。

將選擇開關(guān)SA置于變頻位置（即X003閉合），Y005、Y007同時(shí)為“1”，接觸器KM1和KM3得電，給變頻器上電；按下啟動(dòng)按鈕SB1（X000），Y000為“1”，接通變頻器的STF端子，變頻器開始運(yùn)行，同時(shí)Y002為“1”，變頻器運(yùn)行指示燈HL2點(diǎn)亮。當(dāng)變頻器的實(shí)際運(yùn)行速度達(dá)到49.5Hz時(shí)，實(shí)際頻率與檢測(cè)頻率相等，變頻器的輸出端子A、C閉合（即X004為“1”），接觸器KM1和KM3失電，將變頻器從電動(dòng)機(jī)上切除；同時(shí)接通定時(shí)器T0，延時(shí)5s后，其常開觸點(diǎn)閉合，Y006為“1”，將電動(dòng)機(jī)切換為工頻運(yùn)行。1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載變頻器的選擇。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)：●轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)

在調(diào)速過程中，TL＝常數(shù)●功率特點(diǎn)

●典型系統(tǒng)：位能性負(fù)載如：電梯、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)、抽油機(jī)等。摩擦類負(fù)載如：傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)、造紙機(jī)等。

變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。知識(shí)拓展一、變頻器類型的選擇控制要求：具有低頻轉(zhuǎn)矩提升能力和短時(shí)過流能力選擇方法：選通用變頻器，并將容量提高一檔，加大電動(dòng)機(jī)的功率來(lái)提高低速轉(zhuǎn)矩；或選用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的矢量控制式通用變頻器

2.恒功率負(fù)載變頻器的選擇

①特點(diǎn)：當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，其轉(zhuǎn)矩也隨著變化，而負(fù)載的功率始終為一恒定值。

②典型系統(tǒng)：車床,若工件的直徑大，則主軸的轉(zhuǎn)速低；若工件的直徑小，則主軸的轉(zhuǎn)速高，保持切削功率為一恒定值。卷繞機(jī)，開始卷繞時(shí)卷繞直徑小，轉(zhuǎn)矩小，則卷繞速度高；當(dāng)卷繞直徑逐漸增大時(shí)，轉(zhuǎn)矩增大，則卷繞速度降低，保持卷繞功率為一恒定值。③恒功率負(fù)載的機(jī)械特性，其轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系如下圖所示。④選擇方法：一般選用于工業(yè)設(shè)備的通用變頻器。對(duì)于動(dòng)態(tài)性能和精度要求較高的軋鋼、造紙等要選用精度高、響應(yīng)快的矢量控制高性能通用變頻器。3.二次方率負(fù)載變頻器的選擇

①特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即：TL

=

kn2

負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，即：P

=

k1n3

這類負(fù)載用變頻器調(diào)速具有很好的節(jié)能效果，節(jié)能可達(dá)30~40％。②典型系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)、泵類等流體機(jī)械。③二次方率負(fù)載的機(jī)械特性、功率特性曲線如下圖。為什么使用變頻器會(huì)節(jié)省能源？●風(fēng)機(jī)、泵等需要控制流量（風(fēng)量）的場(chǎng)合，采用變頻器控制或擋板控制，其消耗的電力和流量（風(fēng)量）的關(guān)系如右圖。●流量（風(fēng)量）小的場(chǎng)合，變頻器的節(jié)電的效果特別明顯。50%100%50%100%80%10%00節(jié)能效果61％91％76％22％變頻器控制擋板控制所需電力（％）風(fēng)量［流量］（％）變頻器和擋板控制節(jié)能效果實(shí)例例：賓館等場(chǎng)所中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行流量：８５％：２０００小時(shí)、６０％：２０００小時(shí)。合計(jì)４０００小時(shí)／年、馬達(dá)：１５ｋＷ×１臺(tái)●采用擋板控制的場(chǎng)合所需的電力（15kW×91%×2000小時(shí)）＋（15kW×76%×2000小時(shí)）＝50,100kWh風(fēng)量８５％風(fēng)量６０％●使用變頻器來(lái)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速時(shí)，所消耗的電力（15kW×61%×2000小時(shí)）＋（15kW×22%×2000小時(shí)）＝24,900kWh風(fēng)量８５％風(fēng)量６０％●一年間所節(jié)省的能源50,100kWh－24,900kWh＝25,200kWh/年④選擇變頻器的要點(diǎn)★種類：風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載是最普通的負(fù)載，普通U/f控制變頻器即可滿足要求。也可選用專用變頻器。★變頻器的容量選擇：等于電動(dòng)機(jī)的容量即可。但空氣壓縮機(jī)、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂噴泉等負(fù)載，由于電動(dòng)機(jī)工作時(shí)沖擊電流很大，所以選擇時(shí)應(yīng)留有一定的裕量。★工頻-變頻切換?！镌O(shè)置瞬時(shí)停電再啟動(dòng)功能?！镌O(shè)置合適的運(yùn)行曲線：選擇平方律補(bǔ)償曲線或?qū)⒆冾l器設(shè)置為節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。

4.大慣性負(fù)載變頻器的選擇。大慣性負(fù)載如離心泵、沖床、水泥廠的旋轉(zhuǎn)窯等，此類負(fù)載的慣性很大，啟動(dòng)速度慢，啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生振蕩，電動(dòng)機(jī)減速時(shí)有能量回饋。此類負(fù)載可選擇通用U/f控制變頻器，為提高啟動(dòng)速度，可加大變頻器的容量，以避免振蕩；使用時(shí)要配備制動(dòng)單元，并要選擇足夠容量的制動(dòng)電阻。5.不均勻負(fù)載變頻器的選擇。不均勻負(fù)載：指系統(tǒng)工作時(shí)負(fù)載時(shí)輕時(shí)重，例如軋鋼機(jī)、粉碎機(jī)、攪拌機(jī)等。變頻器容量選擇：以負(fù)載最大時(shí)進(jìn)行測(cè)算；如沒有特殊要求，可選擇通用U/f控制變頻器。軋鋼機(jī)除了工作時(shí)負(fù)載不均勻之外，對(duì)速度精度要求很高，因此采用高性能矢量控制變頻器。6.流水線用變頻器的選擇。特點(diǎn)：多臺(tái)電動(dòng)機(jī)按同一速度（或按一定速度比）運(yùn)行，且每臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。選擇要求：一般選用U/f控制變頻器，但頻率分辨率要高，比例運(yùn)行的速度精度要高，必要時(shí)可加速度反饋。2023/2/5控制方式U/F控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制比較項(xiàng)目開環(huán)閉環(huán)無(wú)速度傳感器帶速度傳感器速度控制范圍＜1：40＜1：401：1001：10001：100啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩3Hz時(shí)150%3Hz時(shí)150%1Hz時(shí)150%0Hz時(shí)150%0Hz時(shí)150%靜態(tài)速度精度±(2~3)%±0.03%±0.2%±0.2%±(0.1~0.5)%反饋裝置無(wú)速度傳感器無(wú)速度傳感器無(wú)零速度運(yùn)行不可不可不可可可控制相應(yīng)速度慢慢較快快快特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)容易,可用于通用籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速精度高,可用于通用籠型異步電動(dòng)機(jī)不需要速度傳感器、力矩的響應(yīng)好、速度控制范圍廣、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單力矩控制性能良好,力矩的響應(yīng)好、調(diào)速精度高、速度控制范圍廣不需要速度傳感器、力矩的響應(yīng)好、速度控制范圍廣、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)低速力矩難保證,不能進(jìn)行力矩控制,調(diào)速范圍小低速力矩難保證,不能力矩控制,調(diào)速范圍小,要增加速度傳感器需設(shè)定電動(dòng)機(jī)的參數(shù),需要有自動(dòng)測(cè)試功能需設(shè)定電動(dòng)機(jī)的參數(shù),需要有自動(dòng)測(cè)試功能,需有高精度速度傳感器需設(shè)定電動(dòng)機(jī)的參數(shù),需要有自動(dòng)測(cè)試功能主要應(yīng)用場(chǎng)合一般的風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速或一臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合用于保持壓力、溫度、流量、pH定值等過程控制場(chǎng)合一般工業(yè)設(shè)各、大多數(shù)調(diào)速場(chǎng)合要求精確控制力矩和速度的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場(chǎng)合要求精確控制力矩和速度的高動(dòng)態(tài)性能應(yīng)用場(chǎng)合,如起重機(jī)、電梯、軋機(jī)等控制方式的選擇

所選的變頻器容量應(yīng)大于等于電動(dòng)機(jī)容量。（變頻器容量≧電動(dòng)機(jī)容量）所選的變頻器額定輸出電流應(yīng)滿足電動(dòng)機(jī)的額定電流。（變頻器額定輸出電流≧電動(dòng)機(jī)額定電流）OK變頻器ｋＷ≧電動(dòng)機(jī)ｋＷ要點(diǎn)變頻器容量的選擇變頻器ｋＷ＜電動(dòng)機(jī)ｋＷ電源斷路器（QF）變頻器電機(jī)功率改善交流電抗器變頻器的容量是根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)估算的。確定變頻器容量步驟：電動(dòng)機(jī)的額定電壓→根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和工作狀態(tài)核算變頻器的輸出電流。二、變頻器容量的選擇1.一臺(tái)變頻器只供一臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用（即1拖1）

①恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

低頻、低壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，要求變頻器的額定電流稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流即可

ICN

≥

1.1IMN

式中，ICN

——變頻器輸出的額定電流，單位為A；

IMN——電動(dòng)機(jī)的額定電流，單位為A。額定電壓、額定頻率直接啟動(dòng)時(shí)，變頻器的額定電流為：

ICN

≥

IMst/KCg

式中，IMst

——電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率時(shí)的啟動(dòng)電流

；

KCg——變頻器的允許過載倍數(shù)，

KCg

=

1.3～1.5

。②周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

首先作出電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流圖n

=

g(t)及I

=

f(t)，然后求出平均負(fù)載電流Iav再預(yù)選變頻器的容量，關(guān)于ICN的計(jì)算采用如下公式

式中，I1、I2、I3

——各運(yùn)行狀態(tài)下平均電流，單位為A；

t1、t2、t3

——

各運(yùn)行狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間，單位為s；

K0——安全系數(shù)（加減速頻繁時(shí)取1.2，一般取1.1）。

③非周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時(shí)變頻器容量的計(jì)算

可按電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流計(jì)算變頻器的額定電流，可用下式確定

ICN

≥Imax/KCg

式中，Imax——電動(dòng)機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流。2.一臺(tái)變頻器同時(shí)供多臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用（即一拖多）。

①各臺(tái)電動(dòng)機(jī)均由低頻、低壓?jiǎn)?dòng)，在正常運(yùn)行后不要求其中某臺(tái)因故障停機(jī)的電動(dòng)機(jī)重新直接啟動(dòng)，這時(shí)變頻器容量為 式中，IM(max)——為最大電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；

——其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。②一部分電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，另一部分電動(dòng)機(jī)由低頻、低壓?jiǎn)?dòng)。

變頻器的容量可按下式進(jìn)行計(jì)算式中，——所有直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下的啟動(dòng)電流之和；

——為全部電動(dòng)機(jī)額定電流之和。問題1使用一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電機(jī)時(shí)，變頻器的容量應(yīng)如何選擇？QFＭ１熱繼電器FR-1電機(jī)額定電流Ｉ１變頻器Ｍ２FR-2Ｉ２ＭnFR-nＩｎ?????電源◆選型要點(diǎn)變頻器的額定輸出電流＞電機(jī)額定電流的總和

∑Ｉｎ（＝Ｉ1＋Ｉ2＋??＋Ｉn）注）為了保護(hù)電機(jī)，請(qǐng)?jiān)诟鱾€(gè)電機(jī)前安裝熱繼電器問題2用1臺(tái)變頻器切替使用2臺(tái)以上電機(jī)時(shí)的注意事項(xiàng)是什么？QFＭ１熱繼電器FR-1電機(jī)變頻器Ｍ２FR-2電源KM1KM2電磁接觸器◆注意事項(xiàng)?應(yīng)在變頻器和電機(jī)停止的狀態(tài)下，進(jìn)行

電機(jī)切替。?請(qǐng)不要在變頻器運(yùn)行中進(jìn)行電磁接觸器的

ON/OFF操作。

注意：變頻器運(yùn)行中接通電機(jī)，會(huì)產(chǎn)生電機(jī)額定電流的6~8倍的電流。

如一定要在變頻器運(yùn)行中進(jìn)行切換，應(yīng)充分考慮由此產(chǎn)生的沖擊電流對(duì)變頻器和電機(jī)的影響，選擇容量更大的變頻器和電機(jī)。注意①電源（電源等級(jí)選擇）?相數(shù)：三相?電壓：３８０～４６０ＶＡＣ?頻率：５０／６０Ｈｚ?電源容量：應(yīng)在變頻器額定電源容量以上注意?電源電壓的容許波動(dòng)范圍為＋１０％、－１５％。?過高電壓的輸入會(huì)導(dǎo)致變頻器損壞。損壞！※上限値＝（230VAC＋10%）×√2高電圧！電源電壓波形上限値（※）選擇與供電電源和電動(dòng)機(jī)的額定電壓兩者相匹配的電壓等級(jí)。

電源斷路器（QF）變頻器電機(jī)功率改善交流電抗器變頻器的選型要點(diǎn)①具體選擇變頻器容量時(shí)，既要充分利用變頻器的過載能力，又要不至于在負(fù)載運(yùn)行時(shí)使裝置超溫。②選擇變頻器的容量要考慮負(fù)載性質(zhì)。其中，二次方律負(fù)載所需的變頻器容量較恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的低；③在傳動(dòng)慣量、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，或電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載且要正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行的情況下，變頻器的功率應(yīng)加大一級(jí)。④要根據(jù)使用環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓等仔細(xì)考慮變頻器的選型。⑤使用場(chǎng)所不同須對(duì)變頻器的防護(hù)等級(jí)要做選擇，為防止鼠害、異物等進(jìn)入，應(yīng)作防護(hù)選擇，常見IP10、IP20、IP30、IP40等級(jí)分別能防止Ф50、Ф12、Ф2.5、Ф1固體物進(jìn)入。⑥矢量控制方式只能對(duì)應(yīng)一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。三、變頻器選型注意事項(xiàng)

1）充分了解控制對(duì)象性能要求。一般來(lái)講如對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要求較高的場(chǎng)合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可。

2）了解所用電機(jī)主要銘牌參數(shù)：額定電壓、額定電流。

3）確定負(fù)載可能出現(xiàn)的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機(jī)額定電流，則按適配電機(jī)選擇對(duì)應(yīng)變頻器。以下情況要考慮容量放大一檔：

(1)長(zhǎng)期高溫大負(fù)荷

(2)異?；蚬收贤C(jī)會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場(chǎng)

(3)目標(biāo)負(fù)載波動(dòng)大

(4)現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)長(zhǎng)期偏低而負(fù)載接近額定

(5)繞線電機(jī)、同步電機(jī)或多極電機(jī)（6極以上）變頻器選擇原則小結(jié)2023/2/5任務(wù)4.4驗(yàn)布機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入

驗(yàn)布機(jī)是服裝行業(yè)生產(chǎn)前對(duì)棉、毛、麻、絲綢、化纖等特大幅面、雙幅和單幅布進(jìn)行瑕疵檢測(cè)的一套必備的專用設(shè)備。根據(jù)檢驗(yàn)人員的熟練程度、布匹的種類不同，驗(yàn)布機(jī)對(duì)速度的要求不同。（1）整個(gè)驗(yàn)布機(jī)分為5個(gè)工作速度：1速為15Hz、2速為20Hz、3速為30Hz、4速為35Hz、5速為40Hz。（2）驗(yàn)布機(jī)有加速和減速按鈕，每按一次按鈕，變頻器的速度就會(huì)增加或減少1Hz。位置控制模塊人機(jī)界面（即觸摸屏）模擬量輸入輸出模塊數(shù)據(jù)通信模塊高速計(jì)數(shù)模塊1、特殊功能模塊的分類相關(guān)知識(shí)一、三菱模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊的類型2023/2/52、

模擬量輸入模塊（A/D轉(zhuǎn)換）、模擬量輸出模塊（D/A轉(zhuǎn)換）的功能

模擬量輸入（A/D）模塊：將現(xiàn)場(chǎng)儀表輸出的（標(biāo)準(zhǔn)）模擬量信號(hào)4～

20mA、0～

5V、0～

10VDC等轉(zhuǎn)化為PLC可以處理的一定位數(shù)的數(shù)字信號(hào)。

模擬量輸出（D/A）模塊：將PLC處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)儀表可以接收的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～

20mA、0～

5V、0～10VDC等。如：12位數(shù)字量（0-4000）→4-20mA2000對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果：12mA3、常見模擬量輸入輸出模塊1．簡(jiǎn)介（1）FX2N-2DA模擬量輸出模塊用于將12位的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成2路模擬量信號(hào)輸出（電壓輸出或電流輸出）。并通過TO指令寫入PLC中。（2）提供12位高精度分辨率（212＝4096）。數(shù)字輸出范圍0～4096，一般調(diào)到0～

4000；（3）2通道電壓輸出（0～

10V或0～

5V）或電流輸出（4～

20mA）。（4）對(duì)每一通道，可以規(guī)定電壓或電流輸出。(5)由PLC的基本單元提供內(nèi)部電源，不單獨(dú)使用電源。二、三菱模擬量輸出模塊FX2N-2DA35.模擬量輸出模塊FX2N-2DA2．布線對(duì)于電壓輸出，須將IOUT和COM進(jìn)行短路。3．緩沖存儲(chǔ)器分配表4-5FX2N-2DA緩沖存儲(chǔ)器（BFM）分配

BFM編號(hào)b15～b8b7～b3b2b1b0#0～#15保留#16保留輸出數(shù)據(jù)的當(dāng)前值（8位數(shù)據(jù)）#17保留D/A低8位數(shù)據(jù)保持通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始通道2的D/A轉(zhuǎn)換開始#18或更大保留BFM#16：存放由BFM#17（數(shù)字值）指定通道的D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，D/A數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式，并以低8位和高4位兩部分順序進(jìn)行存放和轉(zhuǎn)換。BFM#17：b0——通過將1→0，通道2的D/A轉(zhuǎn)換開始；

b1——通過將1→0，通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始；

b2——通過將1→0，D/A轉(zhuǎn)換的低8位數(shù)據(jù)保持。

4.輸入輸出特性電壓輸出時(shí)，對(duì)于10V的模擬輸出值，數(shù)字值調(diào)整到4

000。電流輸出時(shí)，對(duì)于20mA的模擬輸出值，數(shù)字值調(diào)整到4

000。5．程序?qū)嵗?dāng)X000=ON時(shí)，CH1通道將D100中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量；當(dāng)X001=ON時(shí)，CH2通道將D101中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量。至于需要電壓輸出或電流輸出，改變接線即可，和程序無(wú)關(guān)。01000000BFM中的#17的b2位由1→0，使#16中的數(shù)據(jù)保護(hù)起來(lái)，準(zhǔn)備進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。00100000BFM中的#17的b1位由1→0，這樣CH1的D/A轉(zhuǎn)換開始，則把D100中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。將D100中的數(shù)字量存到M100～M115中。CH1工作程序?qū)101中的數(shù)字量存到M200～M215中。01000000BFM中的#17的b2位由1→0，使#16中的數(shù)據(jù)保護(hù)起來(lái)，準(zhǔn)備傳給D101的低8位。00100000BFM中的#17的b0位由1→0，這樣CH2的D/A轉(zhuǎn)換開始，則把D101中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。CH2工作程序

在使用三菱特殊功能模塊時(shí)，CPU在模塊內(nèi)存中為模塊分配了一塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（BFM）作為和CPU通信之用。三菱有專門兩條指令實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊緩沖區(qū)BFM的讀寫，即FROM指令和TO指令。

1．FROM指令FROM指令（FNC78）的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊模塊緩沖區(qū)BFM指定位的讀取操作。三、特殊功能模塊的讀寫操作指令FROM和TO

X0：FROM指令執(zhí)行的起動(dòng)條件。起動(dòng)指令可以是X、Y、內(nèi)部繼電器M等。m1：特殊功能模塊號(hào)（范圍0～7）。特殊功能模塊通過扁平電纜連接在PLC右邊的擴(kuò)展總線上，可以連接最多8塊特殊功能模塊，它們的編號(hào)從最靠近基本單元的那一個(gè)開始順次編為0～7號(hào)。

m2：特殊功能模塊緩沖存儲(chǔ)器（BFM）首元件編號(hào)（范圍0～31）。

[D]：指定存放數(shù)據(jù)的首元件號(hào)。n：傳送點(diǎn)數(shù)，用n指定傳送的字點(diǎn)數(shù)（n=1～32）

。#10D10#11D112．TO指令TO指令（FNC79）的功能是由PLC向特殊單元緩沖存儲(chǔ)器BFM寫入數(shù)據(jù)的指令。

當(dāng)X0=ON時(shí)，將PLC中以D10開始的兩個(gè)數(shù)據(jù)寫入0號(hào)特殊功能模塊內(nèi)以10號(hào)緩沖存儲(chǔ)器（BFM#10）開始的兩個(gè)緩沖存儲(chǔ)器中。

#11D11#10D10X0：TO指令執(zhí)行的起動(dòng)條件。起動(dòng)指令可以是X、Y、內(nèi)部繼電器M等。m1：特殊功能模塊號(hào)（范圍0～7）。m2：特殊功能模塊緩沖寄存器首地址（范圍0～31）。[S·]：指定被讀出數(shù)據(jù)的元件首地址。n：傳送點(diǎn)數(shù)，用n（范圍1～32）指定傳送的字點(diǎn)數(shù)。TO指令的說(shuō)明：2023/2/5任務(wù)實(shí)施【訓(xùn)練工具、材料和設(shè)備】《三菱FR-D700通用變頻器使用手冊(cè)》通用電工工具一套三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)按鈕三菱FR-D740變頻器1臺(tái)三菱FX2N-32MR接觸器FX2N-2DA2023/2/51．硬件電路圖4-26驗(yàn)布機(jī)的控制原理圖36.驗(yàn)布機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)2023/2/5表4-6 驗(yàn)布機(jī)控制的I/O分配輸

入輸

出輸入繼電器輸入元件作

用輸出繼電器輸出元件作

用X001～X005SA速度選擇開關(guān)Y001STF、SD變頻器啟動(dòng)X000SB變頻器上電按鈕Y004KM接通KMX006SB6加速按鈕Y005HA警鈴X007SB7減速按鈕Y006HL報(bào)警指示X010SB1變頻器啟停按鈕X011A、C故障信號(hào)2023/2/5圖4-27驗(yàn)布機(jī)的電路圖COM3應(yīng)修改為COM2，因?yàn)镃OM1和COM2的電壓規(guī)格不一樣，所以這兩個(gè)公共端不能短接。2023/2/52．參數(shù)設(shè)置要想讓變頻器實(shí)現(xiàn)外部操作功能，必須給變頻器設(shè)置如下參數(shù)。Pr.1=50Hz，上限頻率。Pr.2=0Hz，下限頻率。Pr.7=5s，加速時(shí)間。Pr.8=5s，減速時(shí)間。Pr.9=2.5A，電子過電流保護(hù)，一般設(shè)定為變頻器的額定電流。Pr.73=1，端子2輸入0～5V電壓信號(hào)。Pr.125=50Hz，端子2頻率設(shè)定增益頻率。Pr.178=60，端子STF設(shè)定為正轉(zhuǎn)端子。Pr.192=99，將變頻器輸出端子A、B、C設(shè)置為異常輸出功能。Pr.79=2，選擇外部運(yùn)行模式。

2023/2/53．程序設(shè)計(jì)表4-7 驗(yàn)布機(jī)的模擬量信號(hào)與數(shù)字量信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入X1X2X3X4X5D0數(shù)字量4008001

2001

6002

000模擬量1V2V3V4V5V對(duì)應(yīng)的頻率10Hz20Hz30Hz40Hz50Hz2023/2/51Hz對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是40。步94～步118通過X001～X005分別將400、800、1

200、1

600、2

000送到PLC的數(shù)據(jù)寄存器D0中。教材此處錯(cuò)誤，應(yīng)修改為Y001的常閉觸點(diǎn)。2023/2/54．運(yùn)行操作（1）合上QF，給PLC上電，把圖4-28所示的程序下載到PLC中。（2）單擊編程軟件工具欄中的運(yùn)行圖標(biāo)，使PLC處于“RUN”狀態(tài)，PLC上的RUN指示燈點(diǎn)亮。（3）變頻器運(yùn)行。首先按X000，Y004為“1”，變頻器上電；然后按X010，Y001為“1”，變頻器運(yùn)行。（4）變頻器停止。按下停止按鈕X010，Y001變?yōu)椤?”，變頻器停止運(yùn)行。（5）變頻器調(diào)速。在步1248或133中，按下加速按鈕X006或減速按鈕X007，執(zhí)行加法指令或減法指令，每按一次按鈕，D11中的數(shù)字量值就會(huì)增加40（即1Hz）或減少40，從而控制變頻器按1Hz加速或減速。2023/2/5知識(shí)拓展一、變頻器主電路的接線1．基本接線接觸器控制變頻器的電源接通與否進(jìn)線電抗器限制電網(wǎng)電壓突變和操作過電壓引起的電流沖擊，有效地保護(hù)變頻器和改善其功率因數(shù)輸入濾波器用于抑制變頻器在整流過程中產(chǎn)生的高次諧波，防止變頻器被干擾，有效緩解變頻器的輸入端三相電源不平衡帶來(lái)的危害。●輸入端子（

L1，L2，L3）接電源、

輸出端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）接電機(jī)?！裰麟娐方泳€完畢，一定要確認(rèn)連接是否牢固。

●請(qǐng)務(wù)必接上地線，以避免發(fā)生觸電及火災(zāi)。●請(qǐng)確認(rèn)商品的額定電壓與交流電源的電壓一致。以避免受傷·火災(zāi)。●不要在輸出端子U、V、W上連接交流電源。以避免發(fā)生故障。

注意電源側(cè)L3L1L2變頻側(cè)WUV！危険【注意】嚴(yán)禁在通電的情況下，觸摸變頻器的內(nèi)部和接線端子。接線、維護(hù)?檢查時(shí)，在輸入電源ＯＦＦ（關(guān)）后，過

5分鐘以上再進(jìn)行。

運(yùn)行中散熱器、制動(dòng)電阻會(huì)產(chǎn)生高溫請(qǐng)不要觸摸。以避免燙傷。輸出端子（Ｕ?Ｖ?Ｗ）請(qǐng)不要連接交流電源。以避免受傷·火災(zāi)及機(jī)器的損壞。

施工前請(qǐng)?jiān)僖淮未_認(rèn)產(chǎn)品使用說(shuō)明書上有關(guān)“安全注意”方面的事項(xiàng)。2023/2/5（2）圖4-30的主電路上，還必須接制動(dòng)電阻。圖4-30變頻器主電路的接線端子R2023/2/5（3）變頻器會(huì)產(chǎn)生漏電流，其整機(jī)的漏電流大于3.5mA，為保證安全，變頻器和電動(dòng)機(jī)必須接地，接地電阻應(yīng)小于10Ω。圖4-31變頻器的接地方法

變頻器的接地柜內(nèi)要有接地銅排；接地線粗，截面要大；所有設(shè)備地線要接到銅排上。2023/2/5（4）變頻器的控制電纜、電源電纜和與電動(dòng)機(jī)的連接電纜的走線必須相互隔離，不要把它們放在同一個(gè)電纜線槽中或電纜架上。（1）即使變頻器不處于運(yùn)行狀態(tài)，其電源輸入線、直流回路端子和電動(dòng)機(jī)端子上仍然可能帶有危險(xiǎn)電壓。因此，斷開開關(guān)以后還必須等待5min，保證變頻器放電完畢，再開始安裝工作。（2）變頻器必須可靠接地。如果不把變頻器可靠地接地，裝置內(nèi)可能出現(xiàn)導(dǎo)致人身傷害的潛在危險(xiǎn)。（3）連接同步電動(dòng)機(jī)或并聯(lián)連接幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器必須在U/f控制特性下運(yùn)行。2．電源控制開關(guān)及導(dǎo)線線徑選擇

電源控制開關(guān)及導(dǎo)線線徑的選擇與同容量的普通電動(dòng)機(jī)選擇方法相同，按變頻器的容量選擇即可。因輸入側(cè)功率因數(shù)較低，應(yīng)本著宜大不宜小的原則選擇線徑。3．變頻器輸出線徑選擇

變頻器工作時(shí)頻率下降，輸出電壓也下降。在輸出電流相等的條件下，若輸出導(dǎo)線較長(zhǎng)（l＞20m），低壓輸出時(shí)線路的電壓降ΔU在輸出電壓中所占比例將上升,加到電動(dòng)機(jī)上的電壓將減小,因此低速時(shí)可能引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。所以決定輸出導(dǎo)線線徑時(shí)主要是ΔU影響,一般要求為：ΔU≤（2~3）％UXΔU的計(jì)算為：UX

—電動(dòng)機(jī)的最高工作電壓，單位為V；

IN—電動(dòng)機(jī)的額定電流，單位為A；

R0—單位長(zhǎng)度導(dǎo)線電阻，單位為mΩ∕m；

l—導(dǎo)線長(zhǎng)度，單位為m

。例4-1已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：P

N=30kW，U

N=380V，I

N=57.6A，f

N=50Hz，nN=1460r/min。變頻器與電動(dòng)機(jī)之間距離30m，最高工作頻率為40Hz。要求變頻器在工作頻段范圍內(nèi)線路電壓降不超過2%，請(qǐng)選擇導(dǎo)線線徑。解：已知U

N=380V，則：

U

X=UN×=380×＝304（V）則應(yīng)：

ΔU≤304×2%=6.08（V）

解得：R

0≤2.03

查電工手冊(cè)，應(yīng)選截面積為10.0mm2的導(dǎo)線●

控制信號(hào)線請(qǐng)使用屏蔽線，并與動(dòng)力線或強(qiáng)電電路分離布線。（20cm以上）

＊防止電氣干擾造成誤動(dòng)作。●控制信號(hào)線的接線長(zhǎng)度應(yīng)在30m以下。

＊防止電氣干擾造成誤動(dòng)作?！窨刂贫俗诱?qǐng)連接無(wú)電壓接點(diǎn)信號(hào)或開路集電極信號(hào)。

＊如果對(duì)這些端子施加電壓會(huì)損壞內(nèi)部電路，導(dǎo)致故障。●用開路集電極輸出（三菱變頻器）驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，請(qǐng)一定要連接續(xù)流二極管?？刂齐娐方泳€時(shí)的注意點(diǎn)

二、變頻器控制電路的接線1．控制電路導(dǎo)線線徑選擇一般選用0.75mm2及以下的屏蔽線或絞合在一起的聚乙烯線。接觸器、按鈕開關(guān)等控制電路導(dǎo)線線徑可取1mm2的獨(dú)股或多股聚乙烯銅導(dǎo)線。2．控制電路輸入端的連接（1）觸點(diǎn)或集電極開路輸入端（與變頻器內(nèi)部線路隔離）接線。

數(shù)字信號(hào)應(yīng)采用獨(dú)立的屏蔽電纜，同一信號(hào)的2根線必須互相絞在一起（2）模擬信號(hào)輸入端（與變頻器內(nèi)部線路隔離）接線。

避免信號(hào)線與動(dòng)力線平行布線或捆扎成束布線（3）正確連接頻率設(shè)定電位器。

3．控制電路輸出端的連接

（1）繼電器輸出端的接線如圖所示（2）模擬信號(hào)輸出（DC0～20mA）端的接法如圖4-36所示。圖4-36模擬信號(hào)輸出端的接法2023/2/5任務(wù)4.5多泵恒壓供水控制系統(tǒng)任務(wù)導(dǎo)入（1）共有3臺(tái)水泵，按設(shè)計(jì)要求2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，運(yùn)行與備用3天輪換一次，切換的方法如圖4-37所示。②變頻器用水高峰時(shí)，1臺(tái)工頻全速運(yùn)行，1臺(tái)變頻運(yùn)行，另一臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài)，并每3天循環(huán)一次，既便于維護(hù)和檢修作業(yè)，又不至于停止供水。用水低谷時(shí)，只需1臺(tái)變頻運(yùn)行。③3臺(tái)水泵分別由電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3拖動(dòng)，而3臺(tái)電動(dòng)機(jī)又分別由變頻接觸器KMl、KM3、KM5和工頻接觸器KM2、KM4、KM6控制。④電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由變頻器的5段調(diào)速來(lái)控制，5段速度與變頻器的控制端子的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4-8所示。⑤變頻器的5段速度及變頻與工頻的切換由管網(wǎng)壓力繼電器的壓力上限接點(diǎn)與下限接點(diǎn)控制。⑥水泵投入工頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的過載由熱繼電器保護(hù)，并有報(bào)警信號(hào)指示。表4-8 5段速度與變頻器控制端子的對(duì)應(yīng)關(guān)系RHRMRL輸出頻率值（Hz）參數(shù)10020Pr.401025Pr.500130Pr.601140Pr.2410150Pr.25——多泵恒壓變頻供水控制的實(shí)現(xiàn)方法

該系統(tǒng)為一臺(tái)變頻器依次控制3臺(tái)水泵實(shí)現(xiàn)恒壓控制。系統(tǒng)具有變頻和工頻兩種運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)變頻泵達(dá)到水泵額定轉(zhuǎn)速后，如水壓在所設(shè)定的判斷時(shí)間內(nèi)還不能滿足恒壓值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將當(dāng)前變頻泵狀態(tài)切換為工頻狀態(tài)，并控制下一臺(tái)泵為變頻泵。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制Ml、M2、M3變頻運(yùn)行，KM2、KM4分別控制Ml、M2工頻運(yùn)行。相關(guān)知識(shí)供水系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖1）壓力傳感器-系統(tǒng)的控制輸入量，能否準(zhǔn)確采集該信號(hào)決定控制系統(tǒng)的精度及可靠性。2）PLC控制器-是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，通過對(duì)外界輸入狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，輸出控制量；對(duì)外界輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出相應(yīng)的控制量。3）變頻器-作為核心控制器的后續(xù)控制單元，對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制，最終達(dá)到控制要求。例如多段調(diào)速、變頻器調(diào)速等。多泵恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成

4）水泵-供水系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制水泵流量大小?？梢杂靡韵?種方法：

（1）PLC（配PID控制程序）+模擬量輸入/輸出模塊+變頻器。缺點(diǎn)：需要給PLC配置模擬量輸入/輸出模塊，并且需要編寫PID控制程序，初期投資大，編程復(fù)雜

（2）PLC+PID調(diào)節(jié)器+變頻器。

系統(tǒng)組成框圖PID壓力傳感給定壓力變頻器I/OI/OI/OI/OI/OI/OPLC控制器I/OI/O變頻/工頻備用選擇液位變換鐘控允許自動(dòng)/手動(dòng)報(bào)警液位電極池底下限復(fù)位供水管網(wǎng)1#泵1#電機(jī)2#泵3#泵4#泵5#泵6#泵2#電機(jī)3#電機(jī)4#電機(jī)5#電機(jī)6#電機(jī)（PLC+PID調(diào)節(jié)器+變頻器）具體構(gòu)成圖：

（3）PLC+變頻器（具有內(nèi)置PID功能）。該控制方法是利用變頻器的內(nèi)置PID功能完成水泵的PID調(diào)節(jié)，PLC只是根據(jù)壓力信號(hào)的變化控制水泵的投放臺(tái)數(shù)。這種方法是目前恒壓變頻供水中最為常用的方法。（4）水泵專用變頻器。該控制方法是將PID調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易PLC的功能都集成到變頻器內(nèi)，可以控制多個(gè)水泵的接觸器，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)變頻器的多泵控制恒壓供水功能。西門子的MM430系列、三菱公司的F700系列、丹麥丹佛斯公司的VLT7000系列、施耐德公司的Altivar58泵切換卡、ABB公司的ACS600系列產(chǎn)品、SANKEN的IPS