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1、第第3章变频器的章变频器的PLC控制控制 3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制 3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制1研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 任务目标任务目标 (1)掌握掌握PLC和变频器联机方法。和变频器联机方法。 (2)熟悉变频器与熟悉变频器与PLC连接的触点和接口等。连接的触点和接口等。 (3)熟悉熟悉PLC通过通过85485接口控制变频器的方法。接口控制变频器的方法。 任务引入任务引入 PLC具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干
2、扰能力强及具有体积小、组装灵活、编程简单、抗干扰能力强及可靠性高等诸多优点，可靠性高等诸多优点，PLC联机控制变频器目前在工业自动联机控制变频器目前在工业自动化系统中是一种较为常见的应用，那么，化系统中是一种较为常见的应用，那么，PLC与变频器有几与变频器有几种方式来联机控制变频器种方式来联机控制变频器?通常选择哪种控制方法通常选择哪种控制方法?它们具体它们具体是如何连接的是如何连接的?下一页 返回2研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接相关知识点相关知识点一、一、PL C与变频器的连接方式与变频器的连接方式 PLC与变频器一般有三种连接方法。与变频器一般有三种连接方法。 1.利用
3、利用PLC的模拟量输出模块控制变频器的模拟量输出模块控制变频器 PLC的模拟量输出模块输出的模拟量输出模块输出05V电压信号或电压信号或420 mA电流电流信号，作为变频器的模拟量输入信号。控制变频器的输出频信号，作为变频器的模拟量输入信号。控制变频器的输出频率，如率，如图图3-1所示。这种控制方式接线简单，但需要选择与变所示。这种控制方式接线简单，但需要选择与变频器输入阻抗匹配的频器输入阻抗匹配的PLC输出模块，且输出模块，且PLC的模拟量输出模的模拟量输出模块价格较为昂贵，此外还需采取分压措施使变频器适应块价格较为昂贵，此外还需采取分压措施使变频器适应PLC的电压信号范围，在连接时注意将布
4、线分开，保证主电路一的电压信号范围，在连接时注意将布线分开，保证主电路一侧的噪声不传至控制电路。侧的噪声不传至控制电路。上一页 下一页 返回3研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 2.利用利用PLC的开关量输出控制变频器的开关量输出控制变频器 PLC的开关输出量一般可以与变频器的开关量输入端直接的开关输出量一般可以与变频器的开关量输入端直接相连，如相连，如图图3-2所示。这种控制方式的接线简单，抗干扰能力所示。这种控制方式的接线简单，抗干扰能力强。利用强。利用PLC的开关量输出可以控制变频器的启动的开关量输出可以控制变频器的启动/停止、正停止、正/反转、点动、转速和加减时间等，能
5、实现较为复杂的控制要反转、点动、转速和加减时间等，能实现较为复杂的控制要求，但只能有级调速。求，但只能有级调速。 使用继电器触点进行连接时，有时存在因接触不良而误操作使用继电器触点进行连接时，有时存在因接触不良而误操作现象现象;使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体管自身的电压、使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体管自身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。另外，在设计变频器电流容量等因素，保证系统的可靠性。另外，在设计变频器的输入信号电路时还应该注意到，输入信号电路连接不当，的输入信号电路时还应该注意到，输入信号电路连接不当，有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用有时也会造成
6、变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载，继电器开闭时，产生的浪涌电流带来的继电器等感性负载，继电器开闭时，产生的浪涌电流带来的噪声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。噪声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。上一页 下一页 返回4研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 3. PLC与与485通信接口的连接通信接口的连接 所有的标准西门子变频器都有一个所有的标准西门子变频器都有一个85485串行接口串行接口(有的也有的也提供提供RS232接口接口)，采用双线连接，其设计标准适用于工业环，采用双线连接，其设计标准适用于工业环境的应用对象。单一的境的应用对象。单一的8
7、5485链路最多可以连接链路最多可以连接30台变频器，台变频器，而且根据各变频器的地址或采用广播信息，都可以找到需要而且根据各变频器的地址或采用广播信息，都可以找到需要通信的变频器。链路中需要有一个主控制器通信的变频器。链路中需要有一个主控制器(主站主站)，而各个变，而各个变频器则是从属的控制对象频器则是从属的控制对象(从站从站)。 采用串行接口有以下优点采用串行接口有以下优点:(1)大大减少布线的数量。大大减少布线的数量。(2)无须重新布线，即可更改控制功能。无须重新布线，即可更改控制功能。上一页 下一页 返回5研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接(3)可以通过串行接口设置和修
8、改变频器的参数。可以通过串行接口设置和修改变频器的参数。(4)可以连续对变频器的特性进行监测和控制。可以连续对变频器的特性进行监测和控制。 典型的典型的85485多站接口如多站接口如图图3-3所示，所示，MM440变频器为变频器为85485接口时，是将端子接口时，是将端子14和和15分别连接到分别连接到P+和和N-来，如来，如图图3-4所示。所示。 PLC与变频器之间通信需要遵循通用的串行接口协议与变频器之间通信需要遵循通用的串行接口协议(uss)，按照串行总线的主一从通信原理来确定访问的方法。总线上按照串行总线的主一从通信原理来确定访问的方法。总线上可以连接一个主站和最多可以连接一个主站和最
9、多31个从站，主站根据通信报文中的个从站，主站根据通信报文中的地址字符来选择要传输数据的从站，在主站没有要求它进行地址字符来选择要传输数据的从站，在主站没有要求它进行通信时，从站本身不能首先发送数据，各个从站之间也不能通信时，从站本身不能首先发送数据，各个从站之间也不能直接进行信息的传输。直接进行信息的传输。USS协议有关信息的详细说明在此不协议有关信息的详细说明在此不再赘述。再赘述。上一页 下一页 返回6研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接二、联机注意事项二、联机注意事项 由于变频器在运行过程中会带来较强的电磁干扰，为保证由于变频器在运行过程中会带来较强的电磁干扰，为保证PLC
10、不因变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出不因变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，在将变频器和现故障，在将变频器和PLC等上位机配合使用时还必须注意。等上位机配合使用时还必须注意。 1.对对PLC本体按照规定的标准和接地条件进行接地。此时，本体按照规定的标准和接地条件进行接地。此时，应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可能使两应避免和变频器使用共同的接地线，并在接地时尽可能使两者分开。者分开。 2.当电源条件不太好时，应在当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入的电源模块及输入/输出输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声使用的变压器等。模块的电源线上接入
11、噪声滤波器和降低噪声使用的变压器等。此外，如有必要在变频器一侧也应采取相应的措施。此外，如有必要在变频器一侧也应采取相应的措施。上一页 下一页 返回7研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 3.当变频器和当变频器和PLC安装在同一控制柜中时，应尽可能使与变安装在同一控制柜中时，应尽可能使与变频器和频器和PLC有关的电线分开。有关的电线分开。 4.通过使用屏蔽线和双绞线来抗噪声。通过使用屏蔽线和双绞线来抗噪声。 任务训练任务训练一、训练内容一、训练内容用用57一一200向向MM440传送控制字和速度给定。传送控制字和速度给定。二、训练工具、材料和设备二、训练工具、材料和设备 西门子西
12、门子MM440变频器一台、西门子变频器一台、西门子57-200系列系列PLC和编程和编程软件一套、通用电工工具一套。软件一套、通用电工工具一套。上一页 下一页 返回8研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接三、操作方法和步骤三、操作方法和步骤 1.按要求进行硬件连接准备按要求进行硬件连接准备 (1)在使用在使用MicroWin software创建项目之前，首先安装创建项目之前，首先安装USS protocol。 (2)设置通信接口设置通信接口(PC/PPI cable)。 (3)不不!用用PC/PPI电缆连接电缆连接PC与与S7 -200 PORT1端口，为编端口，为编程使用。程使
13、用。 (4)用串口电缆将用串口电缆将S7 -200 PORTO端口与端口与MM4面板上的面板上的RS232/ RS485接口相连。接口相连。 2.参数设置参数设置 为了运行变频器，还需要在为了运行变频器，还需要在MM440中设置以下参数。中设置以下参数。 (1)恢复变频器工厂默认值，设定恢复变频器工厂默认值，设定P0010 = 30和和P0970=1，按，按下下P键，开始复位。键，开始复位。上一页 下一页 返回9研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 (2)进入专家模式，进入专家模式，P0003=3。 (3)设置电机参数，只有在快速调试模式时，才能修改这些设置电机参数，只有在快速调
14、试模式时，才能修改这些参数。如果只做通信实验默认就可。参数。如果只做通信实验默认就可。(4)修改命令源和给定源，设定修改命令源和给定源，设定P700=5和和P1000=5。(5)设置与通信相关参数，见设置与通信相关参数，见表表3-1。 3. PLC程序编制程序编制 (1)在在Micro/Win中调用中调用USS初始化程序块初始化程序块USS_ INIT，参考，参考程序如程序如图图3-5所示。只调用一次所示。只调用一次;分别设置分别设置USS通信的波特率和通信的波特率和MM440变频器的地址。变频器的地址。上一页 下一页 返回10研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接 (2)在在Mi
15、cro/Win中调用中调用USS控制程序块控制程序块USS_ CTRL，参考程，参考程序如序如图图3-6所示。其中由所示。其中由M20. 0控制控制MM440的启停，的启停，Type = 1选择选择MM440，速度给定为百分比，实数类型，设定为，速度给定为百分比，实数类型，设定为5000。要运行，要运行，M20. 1 , M20. 2必须都为必须都为0，与变频器上的，与变频器上的OFF2 , OFF3为为1相反。其中，速度给定值相反。其中，速度给定值V D 1000，要采用，要采用Flow型型查看，是百分比。查看，是百分比。 (3)使用使用USS_ RPM和和USS_ W PM来读写来读写MM
16、440的参数，的参数，如如图图3-7所示。所示。 注意注意:先写参数先写参数P1003，完成后再读，完成后再读P1003。四、成绩评价表四、成绩评价表成绩评价见成绩评价见表表3-2。上一页 下一页 返回11研究学习3. 1PLC与变频器的连接与变频器的连接五、巩固练习五、巩固练习 用用S7 - 226 PLC和和MM440变频器联机实现一控三运行变频器联机实现一控三运行(用一用一台变频器分别控制三台电动机运行台变频器分别控制三台电动机运行)。要求按下按钮。要求按下按钮SB1后电后电动机动机M1工作，按下按钮工作，按下按钮SB2后电动机后电动机M2工作，按下按钮工作，按下按钮SB3后电动机后电动
17、机M3工作，按下按钮工作，按下按钮TB1后电动机工作停止，且任意后电动机工作停止，且任意时刻仅有一台电动机变频运行，变频器由操作面板控制。请时刻仅有一台电动机变频运行，变频器由操作面板控制。请设计控制电路图并接线调试，写出调试成功的设计控制电路图并接线调试，写出调试成功的PLC程序。程序。上一页返回12研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 任务目标任务目标 (1)掌握掌握PLC和变频器正反转控制的电路设计与连接方法。和变频器正反转控制的电路设计与连接方法。 (2)熟悉联机调试方法。熟悉联机调试方法。 任务引入任务引入 在生产实践中，电动机的正反转是比较常见的。传统的方在生
18、产实践中，电动机的正反转是比较常见的。传统的方法是利用继电器、接触器来控制电动机的正反转，利用法是利用继电器、接触器来控制电动机的正反转，利用PLC控制变频器的交流拖动系统与传统的方法相比，在操作、控控制变频器的交流拖动系统与传统的方法相比，在操作、控制、效率、精度等各个方面都具有无法比拟的优点，可以简制、效率、精度等各个方面都具有无法比拟的优点，可以简单、方便地实现电动机的正反转等多种控制要求，如何利用单、方便地实现电动机的正反转等多种控制要求，如何利用PLC来控制变频器的正反转来控制变频器的正反转?下一页 返回13研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 相关知识点相关知
19、识点 变频器控制电动机正反转的方法。变频器控制电动机正反转的方法。 利用电网电源运行的交流拖动系统，要实现电动机的正反利用电网电源运行的交流拖动系统，要实现电动机的正反转切换，须利用接触器等装置对电源进行换相切换。利用变转切换，须利用接触器等装置对电源进行换相切换。利用变频器进行调速控制时，只须改变变频器内部逆变电路功率器频器进行调速控制时，只须改变变频器内部逆变电路功率器件的开关顺序，即可达到对输出进行换相的目的，很容易实件的开关顺序，即可达到对输出进行换相的目的，很容易实现电动机的正反转切换，而不需要专门的正反转切换装置。现电动机的正反转切换，而不需要专门的正反转切换装置。 MM440包含
20、了六个数字开关量的输入端子包含了六个数字开关量的输入端子DIN1一一DING，每个端子都有一个对应的参数用来设定该端子的功能，从而每个端子都有一个对应的参数用来设定该端子的功能，从而实现电动机启停、正反转、点动等。实现电动机启停、正反转、点动等。下一页 返回上一页14研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制任务训练任务训练一、训练内容一、训练内容 S7-226 PLC联机控制联机控制MM440，实现电动机正反转控制。要，实现电动机正反转控制。要求按下按钮求按下按钮SB1后，电动机正转且运行频率为后，电动机正转且运行频率为40Hz;按下按钮按下按钮SB2后，延时后，延时lOs，
21、电动机反转且运行频率为，电动机反转且运行频率为40 Hz ;当按下停当按下停止按钮止按钮TB1，电动机运行停止。，电动机运行停止。二、训练工具、材料和设备二、训练工具、材料和设备 S7 -226 PLC , MM440变频器各一台、控制按钮及变频器各一台、控制按钮及BVR-1. 5 mm2导线若下万用表、兆欧表各一台、通用电工工具一套等。导线若下万用表、兆欧表各一台、通用电工工具一套等。下一页 返回上一页15研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制三、操作方法和步骤三、操作方法和步骤1.按要求接线按要求接线PLC与变频器的连接电路如与变频器的连接电路如图图3-8所示。所示。2
22、. PLC输入输入/输出地址分配输出地址分配根据控制要求确定根据控制要求确定I/O地址，地址，PLC输入输入/输出分配见输出分配见表表3-3。 3. PLC程序设计程序设计 在在STEP?一一Micro/ WIN编程软件中进行控制程序设计，并编程软件中进行控制程序设计，并用一根用一根PC/PPI编程电缆将程序下载到编程电缆将程序下载到S7 -226 PLC中。中。PLC参参考程序如考程序如图图3-9所示。所示。4.变频器参数设置变频器参数设置接通断路器接通断路器QS，变频器在通电状态下，完成相关参数设置，变频器在通电状态下，完成相关参数设置，具体设置见具体设置见表表3-4。下一页 返回上一页1
23、6研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 5.操作调试操作调试 (1)电动机正转运行。电动机正转运行。 当按下正转按钮当按下正转按钮SB1时，时，57 - 226型型PLC输入继电器输入继电器I0. 0得得电，辅助继电器电，辅助继电器M0. 0得电，得电，M0. 0常开点闭合自锁，输出继常开点闭合自锁，输出继电器电器Q0. 1得电，变频器得电，变频器MM440的数字输入端口的数字输入端口DIN2为为“ON”状态。电动机按状态。电动机按P1120所设置的所设置的6s斜坡上升时间正向启斜坡上升时间正向启动，经过动，经过6s后，电动机正转运行在由后，电动机正转运行在由P1040所
24、设置的所设置的40 Hz频频率对应的转速上。率对应的转速上。下一页 返回上一页17研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 (2)电动机反转延时运行。电动机反转延时运行。 当按下反转按钮当按下反转按钮SB2时，时，PLC输入继电器输入继电器I0. 1得电，其常开得电，其常开触点闭合，位辅助继电器触点闭合，位辅助继电器M0. 1得电，得电，M0. 1常开触点闭合自常开触点闭合自锁，同时接通定时器锁，同时接通定时器T37延时。当时间达到延时。当时间达到10s，定时器，定时器T37位位触点闭合，输出继电器触点闭合，输出继电器Q0. 2得电，变频器得电，变频器MM440的数字输入的数
25、字输入端口端口DIN3为为“ON”状态。电动机在发出反转信号延时状态。电动机在发出反转信号延时10s后，后，按按P1121所设置的所设置的6s斜坡上升时间反向启动，经斜坡上升时间反向启动，经6*后，电动机后，电动机反向运转在由反向运转在由P1040所设置的所设置的40 Hz频率对应的转速上。频率对应的转速上。 为了保证运行安全，在为了保证运行安全，在PLC程序设计时，利用辅助继电器程序设计时，利用辅助继电器M0. 0和和M0. 1的常闭触点实现互锁。的常闭触点实现互锁。下一页 返回上一页18研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制 (3)电动机停止。电动机停止。 无沦电动机当
26、前处于正转或反转状态，当按下停止按钮无沦电动机当前处于正转或反转状态，当按下停止按钮TB1后，输入继电器后，输入继电器I0. 2得电，其常闭触点断开，使辅助继电得电，其常闭触点断开，使辅助继电器器M0. 0(或或M0. 1)线圈失电，其常开触点断开取消自锁，同时线圈失电，其常开触点断开取消自锁，同时输出继电器线圈输出继电器线圈Q0. 1(或或Q0. 2)线圈失电，变频器线圈失电，变频器MM440端口端口6(或或7)为为“OFF”状态，电动机按状态，电动机按P1121所设置的所设置的8*斜坡下降时斜坡下降时间正向间正向(或反向或反向)停车，经停车，经8*后电动机运行停止。后电动机运行停止。四、成
27、绩评价表四、成绩评价表成绩评价见成绩评价见表表3-5。下一页 返回上一页19研究学习3. 2变频器正反转的变频器正反转的PLC控制控制五、巩固练习五、巩固练习 某台升降机，用变频器控制，要求有正反转指示，正转运某台升降机，用变频器控制，要求有正反转指示，正转运行频率为行频率为30 Hz ,反转运行频率为反转运行频率为20 Hz。试用。试用PLC与变频器联与变频器联合控制，完成接线、参数设置、合控制，完成接线、参数设置、PLC程序编制，并进行调试。程序编制，并进行调试。返回上一页20研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制任务目标任务目标(1)掌握变频器多段速频率控制方
28、式。掌握变频器多段速频率控制方式。(2)熟悉变频器的运行、调试及操作方法。熟悉变频器的运行、调试及操作方法。任务引入任务引入由于工艺上的要求，很多生产机械在不同的阶段需要在不同由于工艺上的要求，很多生产机械在不同的阶段需要在不同的转速下运行。为了方便这种负载，大多数变频器均提供了的转速下运行。为了方便这种负载，大多数变频器均提供了多段速控制功能，其转速档的切换是通过外接开关器件改变多段速控制功能，其转速档的切换是通过外接开关器件改变其输入端的状态组合来实现的。下面就通过具体的应用来学其输入端的状态组合来实现的。下面就通过具体的应用来学习用习用PLC的开关量直接对变频器实现多段速调速的方法。的开
29、关量直接对变频器实现多段速调速的方法。 相关知识点相关知识点 MM440变频器的多段速控制功能及参数设置见变频器的多段速控制功能及参数设置见2.4。下一页 返回21研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制任务训练任务训练一、训练内容一、训练内容 使用使用57一一226 PLC和和M M440变频器联机，实现电动机三段变频器联机，实现电动机三段速频率运转控制。要求按下按钮速频率运转控制。要求按下按钮SB1，电动机启动并运行在第，电动机启动并运行在第一段，频率为一段，频率为15Hz;延时延时18s后电动机反向运行在第二段，频后电动机反向运行在第二段，频率为率为30 Hz;
30、再延时再延时20s后电动机正向运行在第三段，频率为后电动机正向运行在第三段，频率为SOHzo当按下停止按钮当按下停止按钮TB1，电动机停止运行。，电动机停止运行。二、训练工具、材料和设备二、训练工具、材料和设备 S7 -226 PLC , MM440变频器各一台、控制按钮及变频器各一台、控制按钮及BVR一一1. 5 mm导线若干、万用表、兆欧表各一台、通用电工工具一套导线若干、万用表、兆欧表各一台、通用电工工具一套等。等。上一页 下一页 返回22研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制三、操作方法三、操作方法1.按要求接线按要求接线PLC与变频器的连接电路如与变频器的
31、连接电路如图图3-10所示。所示。 2. PLC输入输入/输出地址分配输出地址分配 变频器变频器MM440数字输入数字输入DIN1, DIN2端口通过端口通过P0701, P0702参数设为三段固定频率控制端，每一段的频率可分别由参数设为三段固定频率控制端，每一段的频率可分别由P1001, P1002和和P1003参数设置。变频器数字输入参数设置。变频器数字输入DIN3端口设端口设为电动机运行、停止控制端，可由为电动机运行、停止控制端，可由P0703参数设置。参数设置。PLC输入输入/输出地址分配见输出地址分配见表表3-6。上一页 下一页 返回23研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速
32、运行的PLC控制控制 3. PLC程序设计程序设计 程序执行要求程序执行要求:按下启动按钮按下启动按钮SB1后，输入继电器后，输入继电器I0. 1得电，得电，输出继电器输出继电器Q0. 1和和Q0. 3置位，同时定时器置位，同时定时器T37得电计时。得电计时。Q0. 3输出，变频器输出，变频器MM440的数字输入端口的数字输入端口DIN3为为“ON，得到运，得到运转信号，转信号，Q0. 1输出，数字输入端口输出，数字输入端口DIN1为为ON”状态，得到状态，得到频率指令，电动机以频率指令，电动机以P1001参数设置的固定频率参数设置的固定频率1 (15 Hz)正正向运转向运转;T37正转定时到
33、正转定时到18s, T37位常开触点闭合，使输出继电位常开触点闭合，使输出继电器器Q0. 2置位、置位、Q0. 1复位复位(注意注意:Q0. 3保持置位保持置位)，同时定时器，同时定时器T38得电计时。得电计时。上一页 下一页 返回24研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制变频器变频器MM440的数字输入端口的数字输入端口DIN3仍为仍为“ON，得到运转信，得到运转信号，号，Q0. 2输出，数字输入端口输出，数字输入端口DIN2为为“ON”状态，得到频率状态，得到频率指令，电动机以指令，电动机以P1002参数设置的固定频率参数设置的固定频率2( -30Hz)反向运转
34、，反向运转，T38反转定时反转定时20s, T38位常开触点闭合，输出继电器位常开触点闭合，输出继电器Q0. 1再次再次置位输出，变频器置位输出，变频器MM440的数字输入端口的数字输入端口DIN1, DIN2和和DIN3均为均为ON”状态，电动机以状态，电动机以P1003参数设置的固定频率参数设置的固定频率3 (SOHz)正向运转正向运转;按下停止按钮按下停止按钮TB1时，时，PLC输入继电器输入继电器I0. 2得电，其常开触点闭合使输出继电器得电，其常开触点闭合使输出继电器Q0. 1Q0. 3复位，此时复位，此时变频器变频器MM440的数字输入端口的数字输入端口DIN1, DIN2和和DI
35、N3均为均为“OFF”状态，电动机停止运转。状态，电动机停止运转。PLC运行参考程序如运行参考程序如图图3-11所示。所示。上一页 下一页 返回25研究学习3. 3变频器多段速运行的变频器多段速运行的PLC控制控制4.变频器参数设置变频器参数设置变频器操作步骤省略，主要参数设置见变频器操作步骤省略，主要参数设置见表表3-7。四、成绩评价表四、成绩评价表成绩评价见成绩评价见表表3-8。五、巩固练习五、巩固练习 用用PLC和变频器联机实现电动机和变频器联机实现电动机7段频率运行。段频率运行。7段频率依段频率依次为次为:第第1段频率段频率10Hz;第第2段频率段频率20Hz ;第第3段频率段频率40
36、Hz;第第4段段频率频率50Hz;第第5段频率段频率-20Hz;第第6段频率段频率-40Hz,第第7段频率段频率20Hz。设计出电路原理图，写出设计出电路原理图，写出PLC控制程序和相应参数设置。控制程序和相应参数设置。上一页返回26研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 任务目标任务目标 (1)掌握常见的模拟量给定方法。掌握常见的模拟量给定方法。 (2)熟悉模拟量模块的使用。熟悉模拟量模块的使用。 任务引入任务引入 为满足温度、速度、流量等工艺变量的控制要求，常常要为满足温度、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，对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控
37、制模块的使用也口益模拟量控制模块的使用也口益广泛。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等方式。但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅位器调节等方式。但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式不能满足生产控制要求，而利用利用上述两种方式不能满足生产控制要求，而利用PLC灵活灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，可以较容易地编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，可以较容易地满足生产的要求。下面就来学习变频器的满足生产的要求。下面就来学习变频器的PLC模拟量控制的模拟量控制的相关知识。相关知识。下一页 返回27研究
38、学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 相关知识点相关知识点 在变频器中，通过操作面板、通信接口或输入端子调节频在变频器中，通过操作面板、通信接口或输入端子调节频率大小的指令信号，称为给定信号。所谓外接频率给定是指率大小的指令信号，称为给定信号。所谓外接频率给定是指变频器通过信号输入端从外部得到频率的给定信号。变频器通过信号输入端从外部得到频率的给定信号。一、频率给定信号的方式一、频率给定信号的方式 1.数字量给定方式数字量给定方式 频率给定信号为数字量，这种给定方式的频率精度很高，频率给定信号为数字量，这种给定方式的频率精度很高，可达到给定频率的可达到给定频率的0. 01%以
39、内。具体的给定方式有以下两种。以内。具体的给定方式有以下两种。上一页 下一页 返回28研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 (1)面板给定。即通过面板上的面板给定。即通过面板上的“升键升键”和和“降键降键”(西门子西门子MM440变频器频率增加调节用变频器频率增加调节用键，频率下降调节用键，频率下降调节用 键键)来设置频率的数值。来设置频率的数值。 (2)通信接口给定。由上位机或通信接口给定。由上位机或PLC通过接口进行给定。现通过接口进行给定。现在多数变频器都带有在多数变频器都带有RS - 485接口或接口或RS - 232接口，方便与上接口，方便与上位机位机(如如PL
40、C、单片机、单片机、PC等等)的通信，上位机可将设置的频的通信，上位机可将设置的频率数值传送给变频器。率数值传送给变频器。 2.模拟量给定方式模拟量给定方式 即给定信号为模拟量，主要有电压信号、电流信号。当进即给定信号为模拟量，主要有电压信号、电流信号。当进行模拟量给定时，变频器输出的精度略低，约在最大频率的行模拟量给定时，变频器输出的精度略低，约在最大频率的士士0. 2%以内。以内。上一页 下一页 返回29研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 常见的给定方法有。常见的给定方法有。 (1)电位器给定。电位器给定。 利用电位器的连接提供给定信号，该信号为电压信号。例利用电位
41、器的连接提供给定信号，该信号为电压信号。例如西门子如西门子MM440变频器端子变频器端子1和和2为用户提供为用户提供10V直流电压，直流电压，端子端子3为给定电压信号的输入端为给定电压信号的输入端(采用模拟电压信号输入方式采用模拟电压信号输入方式输入给定频率时，为了提高变频调速的控制精度，必须配备输入给定频率时，为了提高变频调速的控制精度，必须配备一个高精度的直流电源一个高精度的直流电源)。上一页 下一页 返回30研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 (2)直接电压直接电压(或电流或电流)给定。给定。 由外部仪器设备直接向变频器的给定端输出电压或电流信由外部仪器设备直接向
42、变频器的给定端输出电压或电流信号。需注意的是，当信号源与变频器距离较远时，应采用电号。需注意的是，当信号源与变频器距离较远时，应采用电流信号给定，以消除因线路压降引起的误差，通常取流信号给定，以消除因线路压降引起的误差，通常取420mA，以利于区别零信号和无信号，以利于区别零信号和无信号(零信号零信号:信号线路正常，信号值信号线路正常，信号值为零为零;无信号无信号:信号线路因断路或未工作而没有信号信号线路因断路或未工作而没有信号)。在西门。在西门子子MM440变频器接线端子中有两路模拟量输入变频器接线端子中有两路模拟量输入:AIN1 (010V, 020 mA和和-1010 V)和和AIN2
43、(010V, 020 mA )。上一页 下一页 返回31研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制二、模拟量输入二、模拟量输入/输出扩展模块输出扩展模块(EM235 )接线图及输入范围配接线图及输入范围配置置 1. EM235的接线图的接线图 EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输路模拟量输入和入和1路模拟量输出功能路模拟量输出功能EM235的接线方法如的接线方法如图图3-12所示。所示。2. EM235的配置的配置使用模块，须将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同使用模块，须将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量
44、程和分辨率。的输入量程和分辨率。DIP开关设置开关设置EM235扩展模块的对应扩展模块的对应关系见关系见表表3-9。表中六个。表中六个DIP开关决定了所有的输入设置，也开关决定了所有的输入设置，也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。上电后才能生效。上一页 下一页 返回32研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制三、注意事项三、注意事项 使用使用PLC的模拟量控制变频器时，考虑到变频器本身产生的模拟量控制变频器时，考虑到变频器本身产生强干扰信号，而模拟量抗干扰能力较差、数字量抗干扰能力强干扰信号
45、，而模拟量抗干扰能力较差、数字量抗干扰能力强的特性，为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰，在强的特性，为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰，在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施: 1.信号线与动力线必须分开走线信号线与动力线必须分开走线 使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其他设备的干扰，须将控制变频器的信号线受来自变频器和其他设备的干扰，须将控制变频器的信号线与强电回路与强电回路(主回路及顺控回路主回路及顺控回路)分开走线。分开走线。上一页 下一页 返回33研究学习
46、3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制z.模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.52mm2在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短57mm左右左右)，同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其他设备接触引人干扰。以防止屏蔽线与其他设备接触引人干扰。 3.变频器的接地应该与变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地控制回路单独接地 在不能够保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控制在不能够保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控
47、制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可靠接地。在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都靠接地。在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空，同时，由于浮空，同时，由于PLC与变频器共用一个大地，因此，建议与变频器共用一个大地，因此，建议在可能的情况下，将在可能的情况下，将PLC单独接地或者将单独接地或者将PLC与机组地绝缘与机组地绝缘开来。开来。上一页 下一页 返回34研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 4.变频器与电机间的接线距离变频器与电机间的接线距离 变频器与电机间的接线距离较长的场合，来
48、自电缆的高次变频器与电机间的接线距离较长的场合，来自电缆的高次谐波漏电流，会对变频器和周边设备产生不利影响。因此，谐波漏电流，会对变频器和周边设备产生不利影响。因此，为减少变频器的干扰，需要对变频器的载波频率进行调整。为减少变频器的干扰，需要对变频器的载波频率进行调整。 任务训练任务训练一、训练内容一、训练内容 利用利用S7 -226 PLC模拟量模块与模拟量模块与MM440变频器联机，实现变频器联机，实现电动机正反转控制，要求运行频率由模拟量模块输出电压信电动机正反转控制，要求运行频率由模拟量模块输出电压信号给定，并能平滑调节电动机转速。号给定，并能平滑调节电动机转速。上一页 下一页 返回3
49、5研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制二、训练工具、材料和设备二、训练工具、材料和设备 S7- 226 PLC , MM440变频器各一台，变频器各一台，EM235模拟量模块一模拟量模块一个，个，BVR-1.5mm2导线若干电工万用表、兆欧表各一台，通用导线若干电工万用表、兆欧表各一台，通用电工工具一套等。电工工具一套等。三、操作方法和步骤三、操作方法和步骤 1.按系统要求接线按系统要求接线 PLC:、模拟量模块和变频器的连接电路如、模拟量模块和变频器的连接电路如图图3-13所示。所示。 2.模块选型和模块选型和PLC输入输入/输出地址分配输出地址分配 系统选用系统选用5
50、7一一226 PLC和模拟量扩展模块和模拟量扩展模块EM235。EM235为模拟量输入为模拟量输入/输出模块，具有四个模拟量输入通道和一个模输出模块，具有四个模拟量输入通道和一个模拟量输出通道。拟量输出通道。PLC输入输入/输出地址分配见输出地址分配见表表3-10。上一页 下一页 返回36研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 3. PLC程序设计程序设计 1)电动机正转运行及速度调节电动机正转运行及速度调节 按下正转按钮按下正转按钮SB1,输入继电器输入继电器I0. 0得电，输出继电器得电，输出继电器Q0. 0得电并自保，变频器端口得电并自保，变频器端口5为为“ON，电动
51、机正转，调节电位，电动机正转，调节电位器器RP，则可改变变频器的频率设定值，从而调节正转速度的，则可改变变频器的频率设定值，从而调节正转速度的大小。按下停车按钮大小。按下停车按钮TB1后，后，I0. 1得电，得电，Q0. 0失电，电动机失电，电动机停止转动。停止转动。 2)电动机反向运行及速度调节电动机反向运行及速度调节 按下反转按钮按下反转按钮SB2,输入继电器输入继电器I0. 2得电，输出继电器得电，输出继电器Q0. 1得电并自保，变频器端口得电并自保，变频器端口6为为“ON，电动机反转，调节电位，电动机反转，调节电位器器RP，则可改变变频器的频率设定值，从而调节反转速度的，则可改变变频器
52、的频率设定值，从而调节反转速度的高低。按下停车按钮高低。按下停车按钮TB1后，输入继电器后，输入继电器10. 1得电，输出继得电，输出继电器电器Q0. 1失电，电动机停止转动。失电，电动机停止转动。上一页 下一页 返回37研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制 3)互锁互锁 正转和反转之间在梯形图程序上设计有互锁控制。正转和反转之间在梯形图程序上设计有互锁控制。PLC控控制参考程序如制参考程序如图图3-14所示。所示。 4.变频器参数设置变频器参数设置 使用基本操作面板对变频器进行参数设置。首先按下使用基本操作面板对变频器进行参数设置。首先按下P键对键对变频器进行复位，使变
53、频器的参数值回到出厂时的状态，再变频器进行复位，使变频器的参数值回到出厂时的状态，再设置设置PO10为。，使变频器处于准备状态，然后设置变频器控为。，使变频器处于准备状态，然后设置变频器控制端口操作控制参数，见制端口操作控制参数，见表表3-11。四、成绩评价表四、成绩评价表成绩评价见成绩评价见表表3-12。上一页 下一页 返回38研究学习3. 4变频器的变频器的PLC模拟量控制模拟量控制五、巩固练习五、巩固练习 某传感器输出为某传感器输出为420 mA电流信号，通过输入至模拟量模电流信号，通过输入至模拟量模块来控制块来控制MM440变频器频率给定，要求输出频率范围为变频器频率给定，要求输出频率
54、范围为050 Hz ,请选用合适的硬件，设计控制电路图并接线调试，写出调请选用合适的硬件，设计控制电路图并接线调试，写出调试成功的试成功的PLC程序和变频器参数设置。程序和变频器参数设置。上一页返回39研究学习图图3-1 PLC模拟量输出与变频器的模拟量输出与变频器的连接连接返回40研究学习图图3-2 PLC开关输出量与变频器的开关输出量与变频器的连接连接(a)PLC的继电器触点与变频器的连接的继电器触点与变频器的连接;(b)PLC的品体管与变频器的连接的品体管与变频器的连接返回41研究学习图图3-3典型的典型的RS485多站接口多站接口返回42研究学习图图3-4 S7-200与变频器与变频器
55、USS通信的连通信的连接接返回43研究学习表表3-1变频器通信相关参数设置变频器通信相关参数设置返回44研究学习图图3-5 USS初始化参考程序初始化参考程序返回45研究学习图图3-6 U55控制参考程序控制参考程序返回46研究学习表表3-2成绩评价表成绩评价表返回47研究学习图图3-7 USS读写读写M M440参考程序参考程序(a)读读U16类型的参数类型的参数;(b)写写FLOAT类型的参数类型的参数;(c)读读FLOAT类型的参数类型的参数返回48研究学习图图3-8 PLC和变频器联机的正反转和变频器联机的正反转控制电路控制电路返回49研究学习表表3-3 PLC输入输入/输出分配表输出
56、分配表返回50研究学习图图3-9正反转控制正反转控制PLC梯形图参考程梯形图参考程序序返回51研究学习表表3-4变频器参数设置变频器参数设置返回52研究学习表表3-5成绩评价表成绩评价表返回53研究学习图图3-10 PLC和和MM440变频器联机变频器联机二段速控制电路二段速控制电路返回54研究学习表表3-6 PLC输入输入/输出分配表输出分配表返回55研究学习图图3-11 PLC联机运行参考程序联机运行参考程序返回56研究学习表表3-7变频器参数设置值变频器参数设置值返回57研究学习表表3-8成绩评价表成绩评价表返回58研究学习图图3-12 EM235接线图接线图返回59研究学习表表3-9 EM235配置开关表配置开关表返回60研究学习表表3-10 PLC输入输入/输出分配表输出分配表返回61研究学习图图3-13 PLC模拟量模块和变频器联模拟量模块和变频器联机控制电路机控制电路返回62研究学习图图3-14模拟电压频率给定模拟电压频率给定PLC控制控制参考程序参考程序返回63研究学习表表3-11控制端口开关操作控制参数控制端口开关操作控制参数返回64研究学习表表3-12成绩评价表成绩评价表返回65研究学习
