唐雯雯+唐焱

【摘 要】本文以實(shí)際案例為例，介紹三菱FX2N系列PLC、三菱變頻器FR-E740在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用，從控制功能、硬件設(shè)計(jì)、程序編制等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)機(jī) PLC 變頻調(diào)速

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）10C-0191-02

變頻調(diào)速?gòu)V泛應(yīng)用于工業(yè)、食品、化工、紡織業(yè)、機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，特別是在風(fēng)機(jī)、泵類等負(fù)載節(jié)能效果良好，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)、連續(xù)調(diào)速控制，同時(shí)對(duì)一些特殊工藝的場(chǎng)合，提高生產(chǎn)產(chǎn)品的合格率。PLC因其具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)，是一種具備計(jì)算機(jī)功能的工業(yè)控制設(shè)備。本文介紹的以PLC為控制器，結(jié)合變頻器構(gòu)成的三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多段速度的設(shè)定和連續(xù)可調(diào)。

一、系統(tǒng)控制功能要求

某生產(chǎn)設(shè)備加工某種工件時(shí)，需要經(jīng)過(guò)三道加工工序，在不同的加工工序時(shí)電動(dòng)機(jī)的頻率要求不同。假定加工工件已自動(dòng)加裝，不需考慮加工工件無(wú)料狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕SB1，設(shè)備啟動(dòng)，進(jìn)入第一道工序，電動(dòng)機(jī)以10HZ頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，對(duì)工件加工3S，接著進(jìn)入第二道工序，電動(dòng)機(jī)以25HZ頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，對(duì)工件加工4S，接著進(jìn)入第三道工序，電動(dòng)機(jī)以35HZ頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，對(duì)工件加工5S，加工結(jié)束自動(dòng)進(jìn)入到第一道加工工序重復(fù)運(yùn)行。按下停止按鈕SB2，設(shè)備在完成當(dāng)天工件的加工才停止工作。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)備設(shè)計(jì)

本文選用三菱FX2N-48MR型號(hào)的PLC，該P(yáng)LC有24個(gè)輸入、24個(gè)輸出，采用繼電器的輸出方式。選用三菱FR-E740-0.75K-CNT型號(hào)的變頻器，額定參數(shù)為：額定電壓400V，功率范圍：0.4-15KW，額定輸出電流2.6A，可通過(guò)操作面板控制，也可通過(guò)外部端子控制，最多可以實(shí)現(xiàn)15段速度控制。通過(guò)對(duì)多功能端子的控制來(lái)選定變頻器對(duì)應(yīng)參數(shù)值，由于本系統(tǒng)只要求對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)10HZ、25HZ、35HZ的調(diào)速，在PLC輸出個(gè)數(shù)充裕的情況下，采用變頻器RL、RM、RH一一對(duì)應(yīng)相應(yīng)的頻率。

正常情況下，當(dāng)RH段為ON時(shí)，按照P4設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)RM段為ON時(shí)，按照P5設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)RL段為ON時(shí)，按照P6設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行，三段速度設(shè)定存在優(yōu)先級(jí)別，若同時(shí)選定2段速度以上則優(yōu)先低速信號(hào)的設(shè)定頻率。

三、分析系統(tǒng)控制功能

（一）確定系統(tǒng)的PLC輸入/輸出個(gè)數(shù)

1.確定系統(tǒng)的PLC輸入個(gè)數(shù)。本系統(tǒng)有啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2，共需要2個(gè)輸入端子。

2.確定系統(tǒng)的PLC輸出個(gè)數(shù)。本系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)以3種速度進(jìn)行正轉(zhuǎn)，共需要4個(gè)輸出端子。

（二）對(duì)系統(tǒng)PLC輸入/輸出進(jìn)行地址分配

（三）繪制電氣控制原理圖

由系統(tǒng)控制功能可知，PLC控制原理圖包括變頻器和PLC的控制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)PLC輸入/輸出進(jìn)行地址分配表，繪制出本系統(tǒng)的電氣控制原理圖，如圖1所示。

（四）設(shè)置變頻器參數(shù)

根據(jù)系統(tǒng)要求以三段速度正轉(zhuǎn)運(yùn)行，變頻器需要設(shè)定10HZ、25HZ、35HZ的頻率，因此確定變頻器所需要設(shè)定的參數(shù)。

在設(shè)置變頻器參數(shù)時(shí)，可以先將控制開關(guān)處于斷開位置，接通變頻器電源，將變頻器參數(shù)回復(fù)出廠設(shè)置，再依次按照表2所列出的采納數(shù)進(jìn)行設(shè)置，最后恢復(fù)到頻率監(jiān)控模式，操作各控制開關(guān)，并檢查參數(shù)設(shè)置是否正確。

四、根據(jù)系統(tǒng)控制要求編制程序

（一）分析控制要求，畫出工作流程圖

在分析工作過(guò)程中，要求的控制過(guò)程都是按時(shí)間順序依次進(jìn)行，并且完成一次工作流程自動(dòng)停止。根據(jù)控制要求繪制工作流程圖，如圖2所示。

（二）編寫PLC控制程序

根據(jù)系統(tǒng)控制功能的特點(diǎn)，選擇步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)順序控制要求。工作過(guò)程由時(shí)間控制這一特點(diǎn)來(lái)編程，先編寫啟動(dòng)/停止控制程序，再編寫定時(shí)控制程序，最后根據(jù)工作過(guò)程要求編寫控制輸出的程序。

1.PLC控制程序如圖3：

2.電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制程序如圖4、圖5、圖6、圖7：

在完成系統(tǒng)功能時(shí)，采用了步進(jìn)指令STL（步進(jìn)開始指令）和RET（步進(jìn)結(jié)束指令）來(lái)完成順序控制及變頻調(diào)速的任務(wù)，相比PLC的梯形圖來(lái)說(shuō)，只考慮當(dāng)前狀態(tài)的輸出，編程顯得更直觀、簡(jiǎn)單、有效，便于初學(xué)者掌握電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)對(duì)多功能端子RH、RM、RL的組合，可完成變頻器的7段速度控制。

本文以三菱FX2N-48MR為控制器，利用三菱FR-E740型號(hào)變頻器所配備的多功能端子，完成電動(dòng)機(jī)三段速度平滑切換，相比用模擬信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單易懂，具有很高的可靠性和實(shí)用性，且能夠滿足精度較高的轉(zhuǎn)速控制要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陸春元，李素蘋.基于PLC控制的三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通用機(jī)械，2012（6）

【作者簡(jiǎn)介】唐雯雯（1982— ），桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院在讀工程碩士，研究方向：機(jī)電一體化；唐 焱，桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院高級(jí)工程師，副教授，研究方向：專業(yè)技術(shù)，企業(yè)管理。

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）endprint