第3章变频器调速控制电路的设计

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1、3.1 变频调速控制线路的控制方式及设计方法3.2 变频器正反转控制线路 3.3 变频器正反转自动循环控制线路 3.4 小车自动往返控制线路 3.5 变频器的多段速度控制线路 3.6 自动升降速控制线路 3.7 其它控制线路 3.8 多电机同步调速系统 3.9 用步进逻辑公式设计控制线路,第3章 变频器调速控制电路的设计,第3章 变频器调速控制电路的设计 3.1 变频调速控制线路的控制方式及设计方法 2线控制是变频器最常用的控制方式。 施耐德Altivar31变频器的端子控制方式分2线控制和3线控制，控制方式预先设定，反转端子也需要设定。而很多变频器正反转端子固定不变，不需要设定。一般是把逻辑

2、输入端子经触点接公共端。下面所有电路均采用2线控制，不再重复。,3.1.1 变频调速控制线路的控制方式 我们在第二章中介绍的变频器的控制电路都是在逻辑输入端子上接按钮开关进行控制的，并且主要使用带自锁的按钮，这种按钮不能自动复位，在系统突然停电重新送电后，有的变频器会重新起动，很不安全，另一方面不能组成较复杂的自动控制线路。所以，大多数的变频调速控制线路不用按钮控制变频器，而是用以下方式控制： 1、用低压电器控制 在逻辑输入端子上接中间继电器的触点或交流接触器的触点，也可以接其它低压电器的触点。比较简单的控制电路常用这种方法。,2、直接用PLC控制 把PLC的输出端子直接接在变频器的逻辑输入端

3、子上。这种方法线路简单，控制方便，但占用PLC较多的输出端子。变频器数量较少，且PLC输出点数够用时，可以采用这种方法。 直接用PLC控制变频器时，PLC的逻辑输出端子除了接变频器的输入端子外，还可能接信号灯及其它电器，它们的额定电压可能各不相同，由于PLC的多个输出有一个公用端，特别注意不能造成电源短路或者电源错接。 3、PLC加低压电器控制 这种方法是用PLC控制中间继电器或交流接触器的线圈，再用中间继电器或交流接触器的触点控制变频器。多数控制线路采用这种控制方式。,3.1.2 控制线路的设计方法 控制线路的常用设计方法有两种，一是功能添加法，二是步进逻辑公式法。较简单的控制线路一般采用功

4、能添加法，如本章的第2节到第8节的线路，都可以用功能添加法设计。多个工作过程自动循环的复杂线路，常采用步进逻辑公式法，如本章的第9节，并且用步进逻辑公式对PLC编程非常方便。 3.1.3 功能添加法举例 有两台电动机，正转运行，要求第一台电机必须先开后停，正常停车为斜坡停车。如果任何一台电机过载时，两台电机同时快速停车。使用功能添加法设计控制电路。 1、设计两个能独立开停的控制线路，即基本电路，如图3.1.1所示。,2、第一次添加功能第一台电机必须先开。将1KA的常开触点串接在2KA的线圈回路，主电路不变，控制电路如图3.1.2所示。 3、第二次添加功能第一台电机不能先停。将2KA的常开触点与

5、停车按钮1SB1并联，控制电路如图3.1.3所示。,4、第三次添加功能加过载同时停车。 过载保护可以在Setttd参数设置电机热态阈值，然后用变频器的内部继电器R1（或R2）停车，即设置R1参数为I-Or1tSA（达到热态阈值）。由于正常停车与过载停车停车模式与停车时间均不相同，所以过载时应通过逻辑输入快速停车，设置FunStCFStLI5，即分配变频器的输入端子LI5为过载停车端子，功能添加后主电路如图3.1.4（a）所示，控制电路如图3.1.4（b）所示。,5、第四次添加功能过载停车后，1KA、2KA线圈自动失电。 第三次添加功能后，虽然过载后两台电机能快速停车，但停车后1KA、2KA线圈

6、仍处于吸合状态，无法重新起动，除非先按下按钮2SB1和1SB1，使1KA、2KA线圈失电，,很不方便。我们可以用KA的触点使1KA、2KA线圈自动失电，主电路不变，控制电路如图3.1.5所示。 6、第五次添加功能加运行指示灯。主电路不变，控制电路如图3.1.6所示。 根据需要，我们还可以添加过载显示或过载报警电路，读者自行完成，不再赘述。,3.2 变频器正反转控制线路 3.2.1 用低压电器控制 用低压电器控制的正反转原理图如图3.2.1所示。济南星科实验台用的变频器是单相输入，中间继电器、交流接触器为AC24V，信号灯可接AC24V，也可接DC24V。 以下所有电路变频器均画成单相输入，控制

7、电路的电源均是AC24V，便于在实验台实验。但在实际使用中，变频器的输入一般为三相输入，控制电路为AC220V或AC380V，这只需使用三极开关接在变频器的R、S、T输入端，控制电路改为AC220V或AC380V即可。,线路没有使用热继电器，这是因为变频器本身有过载保护功能，只要设置SEtItH参数为希望保护的电流，并在FLtOLL参数中设置为希望的停车模式即可起到过载保护的功能。也可以设置SEtttd参数为希望保护的电流，使继电器R1动作，并将R1的常闭触点与停车按钮SB1串接即可。当然也可以使用R1、R2的常开触点停车，但线路应增加一个中间继电器，读者自行考虑控制线路的画法。以后的线路均与

8、此相仿，不再赘述。,合上开关QS，完成变频器相关参数的设置。控制线路的工作过程为： 按下正转起动按钮SB2，中间继电器KA1线圈通电，常开触点KA1（23，25）闭合自锁；常开触点KA1（7，11）闭合，变频器正转运行，电动机正转；常闭触点KA1（29，31）断开互锁，防止KA2意外吸合；信号灯HL1亮，做正转指示。按下停车按钮SB1，中间继电器KA1线圈失电，KA1的各触点复位，变频器停止运行。 按下反转起动按钮SB3，中间继电器KA2线圈通电，常开触点KA2（23，29）闭合自锁；常开触点KA1（9，11）闭合，变频器反转运行，电动机反转；常闭触点KA2（25，27）断开互锁，防止KA1意

9、外吸合；信号灯HL2亮，做反转指示。按下停车按钮SB1，中间继电器KA2线圈失电，KA2的各触点复位，变频器停止运行。,3.2.2 直接用PLC控制 直接用PLC控制的正反转控制PLC的原理图如图3.2.2所示，参考梯形图如图3.2.3所示。工作过程为： 合上开关QS，完成变频器相关参数的设置。按下按钮SB2，变频器正转运行，电动机正转；信号灯HL1亮，做正转指示。按下按钮SB1，变频器停止运行。 按下按钮SB3，变频器反转运行，电动机反转；信号灯HL2亮，做反转指示。按下按钮SB1，变频器停止运行。,PLC的型号为施耐德TWDLCAA40DRF，以下所有梯形图均以该型号的PLC为准。 3.2

10、.3 PLC加低压电器控制 用PLC加低压电器控制的正反转控制原理图如图3.2.4所示，PLC的参考梯形图如图3.2.5所示。工作过程为： 合上开关QS，完成变频器相关参数的设置。按下按钮SB2，中间继电器KA1线圈通电，常开触点KA1（7，11）闭合，,变频器正转运行，电动机正转；常开触点 KA1（35，37）闭合，信号灯HL1亮，做正转指示。按下按钮SB1，中间继电器KA1线圈失电，KA1的各触点复位，变频器停止运行。按下按钮SB3，中间继电器KA2线圈通电；常开触点KA2（9，11）闭合，变频器反转运行，电动机反转；常开触点KA2（35，39）闭合，信号灯HL2亮，做反转指示。按下按钮S

11、B1，中间继电器KA2线圈失电，KA2的各触点复位，变频器停止运行。,3.2.4 实训内容 1、用电气智能化实验平台和低压电器实验板完成图3.2.1所示的变频器控制电路。 2、用电气智能化实验平台完成图3.2.2所示的变频器控制电路。 3、用电气智能化实验平台和低压电器实验板完成图3.2.4所示的变频器控制电路。,3.3 变频器正反转自动循环控制线路 如果一个系统要求电机正转 停止 反转 停止 正转自动循环运行，例如要求正转30s，停止10s，反转20s，停止5s，然后从正转开始重新循环。 3.3.1 用低压电器控制 变频器的主电路如图3.2.4（a）所示，控制电路如图3.3.1所示。工作过程

12、为： 合上开关QS，完成变频器相关参数的设置。,按下按钮SB1，各中间继电器、时间继电器线圈失电，触点复位，变频器停止运行，电机停转。 图3.3.1中KT1KT4均为通电延时型时间继电器，延时时间分别调节为30s、10s、20s和5s，并且使用含有瞬动触点的时间继电器。用瞬动触点增加了控制电路的动作可靠性。如果时间继电器没有瞬动触点，可以加中间继电器。读者自行考虑线路如何改动。,3.3.2 直接用PLC控制 直接用PLC控制的正反转循环控制原理图如图3.3.2所示，图中没有画出PLC的输入电源（下同）。PLC的参考梯形图如图3.3.3所示。 控制电路的工作过程为： 合上开关QS，完成变频器相关

13、参数的设置。按下按钮SB2，PLC的内部定时器开始计时，每个计时周期为65s，达到65s后定时器自动复位从0重新计时。使用比较器编程，在030s，电机正转，在4060s电机反转。 按下按钮SB1，变频器停止运行。,3.3.3 PLC加低压电器控制 变频器的主电路如图3.2.4（a）所示，控制电路如图3.3.4所示，PLC的参考梯形图如图3.3.5所示。动作过程与用PLC直接控制基本相同，不再重复。,3.3.4 实训内容 1、如果一个系统要求电机正转30s，反转20s，然后循环。分别用低压电器控制和PLC直接控制，试设计控制电路，并用电气智能化实验平台和低压电器实验板进行实验。 2、如果一个系统

14、要求电机正转20s，停5s，反转20s，停5s，正转30s，停10s，反转30s，停10s，然后循环。用PLC直接控制，试设计控制电路和PLC的控制程序，并用电气智能化实验平台进行实验。,3.4 小车自动往返控制线路 小车自动往返的示意图如图3.4.1所示。小车的工作要求为按下起动按钮SB2，电机正转，小车右行，碰到限位开关SQ2时，小车停止；电机自动改为反转，小车左行，碰到限位开关SQ1时，小车停止；电机自动改为正转，依次循环。 按下停车按钮，不管小车处在什么位置，都立即停止运行。 Altivar31变频器有限位开关功能， 但变频器的限位开关功能只能用于 停车，不能完成反转。,3.4.1 用

15、低压电器控制 用低压电器控制的小车自动往返控制线路主电路如图3.2.4（a）所示，其控制电路如图3.4.2所示。线路的工作过程为： 合上开关QS，完成变频器相关参数的设置。 按下起动按钮SB2，中间继电器KA1线圈通电，常开触点KA1（25，27）闭合自锁，图3.2.4（a）中的常开触点KA1（7，11）闭合，变频器正转运行，小车向右移动；当小车移动到压下限位开关SQ2时，SQ2（27，29）断开，KA1线圈断电，常开触点KA1（7，11）断开，变频器停止运行；SQ2（25，33）闭合，中间继电器KA2线圈通电，常开触点KA2（25，33）闭合自锁，图3.2.4（a）中的常开触点KA2（9，1

16、1）闭合，变频器反转运行，小车向左移动；当小车移动到压下限位开关SQ1时，SQ1（33，35）断开，KA2线圈断电，常开触点KA2（9，11）断开，变频器停止运行；SQ1（25，27）闭合，中间继电器KA1线圈重新通电，重复上述过程。,按下停车按钮SB1，中间继电器KA1或KA2线圈失电，各触点复位，变频器停止运行。 在图3.4.2所示的电路中，若正好在小车压下限位开关时按下停车按钮，则松开停车按钮后小车会自动重新运行。如果在小车压下限位开关时突然停电，恢复供电时也会自动重新运行。如果不需要自动运行，必须按一下起动按钮才能运行，则控制线路修改为图3.4.3所示的电路,如果要求在小车压下限位开关后必须经过一段时间才能反向运行，则应在控制电路中增加时间继电器KT1和KT2，如图3.4.4所示。 如果要求按下停车按钮，不管小车处在什么位置，都必须在小车回到压下SQ1时再停车。主电路不变，图3.4.3所示的控制电路修改为图3.4.5所示电路。按下停车按钮SB1，中间继电器KA4线圈通电，