李德義 ， 張 巍

（1.四川希望汽車職業(yè)學院，四川 資陽 641300；2.四川希望汽車技師學院，四川 資陽 641300）

在機械制造領域有大量的機構動作需要調速，一般可以采用變頻調速來實現(xiàn)，變頻調速以其自身所具有的調速范圍廣、調速精度高、動態(tài)響應好等優(yōu)點，在一些代表性的精準速度調控中發(fā)揮著核心作用[1]。在實現(xiàn)多段速中，7 段速[2]就用7 只開關安裝在PLC輸入端，X10~X16 對應SQ1~SQ7，分別用于檢測7 個設定的不同檢測位[3]，控制7 段速輸出。本文采用一只升速按鈕開關、一只降速按鈕開關，通過PLC 就能很好地實現(xiàn)7段速控制。

1 三菱PLC 控制FR-D700 變頻器實現(xiàn)電動機7段速設計

1.1 控制要求

以一臺電機拖動動作的控制為例，控制要求如表1所示[4]。

表1 控制要求

1.2 三菱FR-D700變頻器7段速度參數(shù)設置要求

用變頻器實現(xiàn)電動機的多段速控制，可通過開啟、關閉外部觸點信號（RH、RM、RL）實現(xiàn)。通過RH、RM、RL 的開關信號組合，最多可選擇7 段速度，如圖1 所示[1]。多段速度在外部操作模式（Pr.79=2）或PU/外部組合操作模式（Pr.79=3、4）中有效。用參數(shù)將多種運行速度預先設置，運行時通過控制開啟、關閉外部觸點信號（RH、RM、RL），選擇各種速度。當多段速度信號接通時，其優(yōu)先級別高于主速度。只有3 段速度設定的場合，2 段設定以上同時被選擇時，低速信號的設定頻率優(yōu)先，即以低速設定的信號頻率運行。Pr.24~Pr.27 之間的設定沒有優(yōu)先級別。運行期間參數(shù)值可以被改變。當Pr.180~Pr.186 改變端子分配時，其他功能可能受影響。設定前要檢查相應的端子功能。完成本任務在變頻器裝置上需要設定的全部參數(shù)，參數(shù)設置如表2 所示（參考《三菱通用變頻器FR-D700 使用手冊》[5]），并在變頻器裝置上錄入變頻器參數(shù)。

圖1 多段速控制對應的控制端狀態(tài)組合

表2 參數(shù)設置

1.3 PLC控制變頻器多段速的I/O地址表

根據(jù)控制要求，列出輸入/輸出（I/O）[6]地址分配表，如表3所示。

表3 I/O 地址分配表

1.4 主要電氣設備的選擇

選擇三菱可編程序控制器FX3U-48MR 一臺，三菱FR-D700 一臺，開關電源SV-75-24（380 V/24 V）一臺。

1.5 PLC程序優(yōu)化設計

1）用一只升速按鈕X3、降速按鈕X4，實現(xiàn)累計從0 到7、7 到0 的程序設計。數(shù)據(jù)寄存器D0 結構統(tǒng)一為一個16 位寄存器，處理的數(shù)據(jù)為16 位二進制，其存儲的特點是，一旦寫入，長期保持，存新除舊，斷電歸零。而傳送指令MOV[7]的含義是，當條件成立時，將源址S 中的二進制數(shù)據(jù)傳送至終址D 存儲。傳送后，S 的內容保持不變。INC 加1、DEC 減1指令，和四則運算指令一樣，當驅動條件成立時，在連續(xù)執(zhí)行型指令中，每個掃描周期都將執(zhí)行加1（減1）運算，當驅動條件成立時間大過掃描周期時，就很難預料指令執(zhí)行結果，因此建議這時采用脈沖執(zhí)行型[8]。觸點比較指令有3 種形式，起始觸點比較指令、串接觸點比較指令和并接觸點比較指令。每種形式有6 種比較方式：等于、不等于、小于、小于等于、大于、大于等于。指令的源址S1 和S2 必須是字元件[8]。如[﹤D0 K7 ]，表示D0 中數(shù)據(jù)小于7 時，條件成立，此觸點接通。

累計加1、減1 程序設計如圖2 所示，當按下X0停止按鈕，將0 傳送到D0 數(shù)據(jù)寄存器中，實現(xiàn)清零。當電機正轉Y0 常開觸點接通（或反轉Y1 常開觸點接通）時，每按一次升速按鈕X3，加1 指令INC 中D0 自動加1，直到D0 中存儲的數(shù)據(jù)為7 時，條件不滿足，再接通X3 升速按鈕開關，此條程序不再執(zhí)行。同理，當電機正轉Y0 常開觸點接通（或反轉Y1 常開觸點接通）時，每按一次降速按鈕X4，減1 指令DEC 中D0 自動減1，直到D0 中存儲的數(shù)據(jù)為0 時，條件不滿足，再接通X4 減速按鈕開關，此條程序不再執(zhí)行。

圖2 累計加1、減1程序設計

2）高速、中速、低速控制的程序設計。根據(jù)圖1 多段速控制對應的控制端狀態(tài)，高速RH（Y2）、中速RM（Y3）、低速RL（Y4）與D0 數(shù)據(jù)一一對應。如在RH 接線端口接收到的高電平信號就是PLC 輸出信號，每一個高電平信號（ON）均可以讓Y2 為高電平，即各個觸點比較指令為并聯(lián)關系。其他接線端口RM、RL 分析類似，高速、中速、低速控制的程序設計如圖3 所示，實現(xiàn)電動機的7 速控制。

圖3 高速、中速、低速控制的程序設計

1.6 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速安裝接線原理圖

參照變頻器與PLC 多段調速的接線原理圖[9-10]進行設計，PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機7 速接線原理圖，如圖4 所示。PLC 外接220 V 交流電源，變頻器外接380 V 電源，電源外部接熔斷器FU 進行短路保護。PLC 輸入端接按鈕開關SB，根據(jù)控制要求將信號傳入PLC 內部輸入模塊，PLC 根據(jù)控制要求將正轉信號Y0 傳給變頻器STF 端口、反轉信號Y1 傳給變頻器STR 端口、高速信號Y2 傳給變頻器RH 端口、中速信號Y3 傳給變頻器RM 端口、低速信號Y4 傳給變頻器RL 端口，再將這3 個速度信號組合成7 種速度，由變頻器輸出控制電動機7 種速度運行。指示燈HL接在PLC上，外接24 V 直流電源。

圖4 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速接線原理圖

1.7 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速調試

按圖4 安裝線路并檢查，合上電源開關QF。將PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機7 段速的PLC 程序錄入電腦之后，再將其上傳到PLC 裝置內部，調試結果如表4所示。

表4 調試結果

2 結論

PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機多段速度，在PLC 程序上設計多種速度是關鍵，恰當運行加1 指令、減1指令，巧妙運用觸點比較指令，大大優(yōu)化程序編寫，編者和閱讀者一目了然，便于進行技術交流。而變頻器參數(shù)設置采用表格形式，將參數(shù)功能列出，條理清晰，對相關領域研究人員具有一定的參考價值。