PLC+变频器实习报告
南京工程学院
自动化系统集成综合设计与训练报告
实习名称毕业实习
学生班级D自集成111
学生姓名吴弟王小冬魏宏露
学生学号233110138 233110112 233110113
指导教师盛国良童桂
实习时间2014.11.10—2014.11.24
实习地点工业中心C313
工业中心
目录
一、实习目的 (1)
二、实习任务 (1)
三、项目需求分析 (2)
四、电路设计及选型 (2)
1、元器件的选型 (2)
2、主电路原理图 (5)
3、控制电路原理图 (6)
五、PLC输入输出分配表 (7)
1、I/O地址分配表 (7)
2、I/O接线图 (8)
3、PLC程序流程图 (9)
4、PLC程序 (10)
六、系统布置图及接线图 (15)
七、系统调试及运行结果 (16)
八、实习总结 (17)
九、参考文献 (17)
一、实习目的
1、巩固PLC常用指令，掌握部分功能指令（如定时、移位、比较、定时、高速脉冲输出、高速计数等）。
2、掌握低压电器的选型及使用（断路器、热继电器）。
3、掌握电气绘图和读图。
4、掌握三相电机的星三角起动及正反转。
二、实习任务
第一周：PLC基本知识运用
1、PLC控制三相电机的“Y-△”起动，当急停开关复位时，正转按钮按下，电动机“Y-△”启动后顺时针方向旋转。反转按钮按下，电动机启动后逆时针方向旋转；
2、电动机启动绕组从“Y”型连接过渡到“△”型连接的时间可以由PLC上的程序定时（0~255秒）；
3、绘制主电路图，分配PLC输入输出口地址，绘制状态转移图与流程图，编写控制程序，调试并运行程序；
4、PLC控制三相电机的多段速调速，电机正转低速启动，运转一定圈数后进入中速运行，中速运行一定圈数后进入高速运行。反转控制要求相同；
5、当急停开关复位时，正转按钮按下，电动机。反转按钮按下，电动机低、中、高速过渡运行。
第二周：PLC+变频器综合
1、使用西门子PLC控制三相电机的多段速调速，电机正转低速启动，运转一定圈数后进入中速运行，中速运行一定圈数后进入高速运行。反转控制要求相同；
2、当急停开关复位时，正转按钮按下，电动机。反转按钮按下，电动机低、中、高速过渡运行。
三、项目需求分析
项目实现功能
1、按下启动按钮，由西门子S7-300 PLC 控制实现电机星形连接启动，由定时器定时一段时间后，将星形连接转换为三角形连接，电路三角形运行。
2、通过变频器来实现电路的多速段运行，同过按下低速启动按钮实现电机低速运行，然后依次按下中速按钮高速按钮，当电机高速运行20s 后，电机停止20s ，自动反转低速运行，5s 后自动切换为中速运行，再经过5s 进入高速运行，按下停止按钮，电机停止运行。
四、电路设计及选型
1、元器件的选型 ①电机选择
选取N P =11kw,N U =380/220V ，Y/△启动，功率因数cos φ为0.8。
②PLC 选型
选取具有高可靠性的CPU 模块，CPU315F-2 PN/DP 。
③低压电器选择 ①空气开关的选择
根据三相异步电动机的额定电流判断空气开关的额定电流，空气开关的额定电流是电机额定电流2倍，三相电动机的额定电流为
?
cos 3N N
N U P I =
A P I N N 5.21286
.0380310113==???=
空气开关的额定电流
()()A A I I N 43~25.325.212~5.12~5.1=?==
所选定的空气开关型号为DZ47 C6系列小型断路器。 ②中间继电器的选择
工作的电压为24v ，选定的中间继电器：HHC68A JQX-13F(LY2) 。 ③交流接触器选择
一般情况下，交流接触器的额定电流按电机额定电流1.5倍选择，交流接触器的额定电流：
A A I I N 25.325.215.15.1e =?==
所以选择交流接触器的型号为：3RT1055-6AP36 150A AC220V 。
④热继电器选择
一般情况下，热继电器的额定电流按电机额定电流（0.95~1.05）倍。选择，热继电器的额定电流：
()()A A I I N 58.22~43.205.2105.1~95.005.1~95.0=?==
所以选择热继电器型号：3UA50。 ⑤变频器参数设定
2、主电路原理图
3、控制电路原理图
五、PLC输入输出分配表
1、I/O地址分配表
1、I/O接线图
2、PLC程序流程图
星—三角运行
多速段运行
3、PLC程序
1)PLC控制Y—△启动
PLC和变频器配合使用时注意事项
PLC和变频器配合使用时注意事项 当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用plc和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 1.开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。 图1运行信号的连接方式 在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。
在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。 图2变频器输入信号接入方式 图3输入信号的错误接法 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。
图4输入信号防干扰的接法 2.数值信号的输入 变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC 的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。 通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流
变频器常用的几种控制方式
变频器常用的几种控制方 式 Prepared on 22 November 2020
变频器常用的几种控制方式 变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。 1、变频器简介 变频器的基本结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU 以及一些相应的电路。 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM 控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 2、变频器中常用的控制方式 非智能控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制 V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。 V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。 (2) 转差频率控制 转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。 (3) 矢量控制 矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。 基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差
交流变频调速技术发展的现状及趋势
交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想； 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术，必须有电力拖动系统的知识。因此，先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速，n和转矩T（有时也用电流，因转矩和电动机的电枢电流成正比）。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三 种 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优
PLC控制变频器的几种方法
在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。? 本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块；在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，极易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。 2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置 2.1 系统硬件组成 FX2N系列PLC(产品版本V 3.00以上)1台(软件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)； FX2N-485-BD通讯模板1块(最长通讯距离50m)； 或FX0N-485ADP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块(最长通讯距离500m)； FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块(安装在PLC本体内)；
带RS485通讯口的三菱变频器8台(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不超过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。)； RJ45电缆(5芯带屏蔽)； 终端阻抗器(终端电阻)100Ω； 选件：人机界面(如F930GOT等小型触摸屏)1台。 2.2 硬件安装方法 (1) 用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。 (2) 揭开PLC主机左边的面板盖, 将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。 (3) 将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以消除由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。 2.3 变频器通讯参数设置 为了正确地建立通讯，必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。 2.4 变频器设定项目和指令代码举例
变频驱动与控制技术介绍.
变频驱动技术 绪论 以交流(直流电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流(直流调速系统,也称交流(直流电气拖动系统。变频调速技术是交 流电气传动系统的一种。 目的 根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输出转矩。 意义 序号意义有代表意义的行业或设备 1节能风机、水泵、注塑机 2提高产品质量机床、印刷、包装等生产线 3改善工作环境电梯、中央空调 注:并不是所有的设备使用调速装置后都可以节能 调速系统构成 中间传动机构 交流电源输入 终端机械 交流电机
直流调速装置 直流输出 皮带轮、齿轮箱等风机、泵等 直流电机 交流调速装置 交流输出 执行机构 变频器 交、直流调速系统的特点 直流调速系统特点: ●控制对象:直流电动机 ●控制原理简单,一种调速方式●性能优良,对硬件要求不高●电机有换向电刷(换向火化●电机设计功率受限 ●电机易损坏,不适应恶劣现场●需定期维护交流调速系统特点: ●控制对象:交流电动机 ●控制原理复杂,有多种调速方式●性能较差,对硬件要求较高 ●电机无电刷,无换向火化问题●电机功率设计不受限 ●电机不易损坏,适应恶劣现场●基本免维护
国内调速技术现状 (1晶闸管交流器和开关断器件(DJT、IGBT、VDMOS斩波器供电的直流调速设备。 随着交流调速的发展,该设备在缩减,但由于我国旧设备改造任务多,以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多,所以在短期内有一定市场。国产设备能满足需要,部分出口。自行开发的控制器多为模拟控制,近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。 (2IGBT等逆变器供电的交流变频调速设备。这类设备的市场很大,总容量占的比例不 大,但台数多,增长快,应用范围从单机扩展到全生产线,从简单的V/f控制到高性能的矢量控制。约有50家工厂和公司生产,其中合资企业占很大比重。 (3负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备。这类产品在抽水蓄水能电
PWM变频控制技术
PWM 变频控制技术 变频调速原理 变频器工作原理：变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。在诸多交流异步电动机调速技术中，如调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速、变频调速等，其中由于变频调速具有的优点： （1）调速时平滑性好，效率高； （2）调速范围较大，精度高； （3）起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显； （4）易于实现过程自动化； 因此，变频调速技术是当前应用最广泛的一种调速技术。在中小功率的变频调速系统中使用最多的变压变频调速，简称U/F 控制，相应的变频调速控制器为电压源型变频调速器（VSI ）。由电机学知识可知异步电动机的转速与电源频率有以下关系： )1(60s p f n -= （2-1） 式中：n —电机的转速（r/min ）； p —磁极对数； s —转差率（％）； f —电源频率（Hz ）。 从式（2-1）可以看出，改变电源频率就可以改变电机转速。另外，根据的电势公式知道，外加电压近似地与频率和磁通的乘积成正比。即 φf C E U 1≈∝ （2-2） 式中C 1为常数。因此有： f U f E =∝φ （2-3） 若外加电压不变，则磁通随频率而改变，如频率下降，磁通会增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在很多场合为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，也需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现。通过改变异步电动机的供电频率，从而可以任意调节电机转速,实现平滑的无级调速。 SPWM 模式下交直交变频器工作原理 SPWM 波形就是在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度一也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，如图所示。这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的谐波成分大为减小，
关于PLC与变频器的结合使用
关于P L C与变频器的结合使用 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，这里面经常会用到PLC与变频器的结合使用，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC 和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 1.开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。 在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。 2.数值信号的输入 输入信号防干扰的接法 变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
交流及变频调速技术试卷及答案
交流及变频调速技术 一、选择题；（20分） 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（A ）。 A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（ A）调速。 A：恒功率 B：恒转矩 C：恒磁通 D：恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（ C）。 A：直流制动 B：回馈制动 C：反接制动 D：能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用（ A）的转速上升方式。 A：直线型 B：S型 C：正半S型 D：反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码（C ）设定。 A：F009 B：F010 C：F011 D：F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是（ A）V。 A： 200 B：220 C：400 D：440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B ）有关系。 A：磁极数 B：磁极对数 C：磁感应强度 D：磁场强度 8、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D ）。 A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT 9、IGBT属于（B ）控制型元件。 A：电流 B：电压 C：电阻 D：频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制（ B）进行的。 A：载波 B：调制波 C：输入电压 D：输入电流 二：填空题（每空2分，20分） 1.目前变频器中常采用 IGBT 作为主开关器件。 2.三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应 随f1 U1\F1=常数按规律调节。 3.矢量控制的规律是 3/2变换、矢量旋转变换、坐标变换。 4.变频调速系统的抗干扰措施有： 合理布线，消弱干扰源，隔离干扰，准确接地 三：判断题（10分） ( 对 )1. 变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式，都是采用电力电子器。( 错 )2.电流型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 ( 对 )3. 变频器调速主要用于三相异步电动机。
PLC与变频器通讯详解
1.通讯方式的设定:PPO 4,这种方式为0 PKW/6 PZD,输入输出都为6个PZD,(只需要在STEP7里设置，变频器不需要设置)； PROFIBUS的通讯频率在变频器里也不需要设置,PLC方面默认为1.5MB. 在P60=7设置下,设置P53=3,允许CBP(PROFIBUS)操作. P918.1设置变频器的PROFIBUS地址. 2.设置第一与第二个输入的PZD为PLC给变频器的控制字,其余四个输入PZD这里没有用到. 设置第一与第二个输出的PZD为变频器给PLC的状态字,设置第三个为变频器反馈给PLC 的实际输出频率的百分比值, 第四个为变频器反馈给PLC的实际输出电流的百分比值,其余两个输出PZD这里没有用到. 3.PLC给变频器的第一个PZD存储在变频器里的K3001字里. K3001有16位,从高到底为3115到3100(不是3001.15到3001.00). 变频器的参数P554为1时变频器启动为0时停止,P571控制正转,P572控制反转. 如果把P554设置等于3100,那么K3001的位3100就控制变频器的启动与停止,P571设置等于3101则3101就控制正转， P572设置等于3102则3102就控制反转.(变频器默认P571与P572都为1时正转，都为0时为停止). 经过这些设置后K3001就是PLC给变频器的第一个控制字. 此时K3001的3100到3115共16位除了位3110控制用途都不是固定的,所以当设置P554设置等于3101时则3101可以控制启动与停止, P571等于3111时则3111控制正转,等等. K3001的位3110固定为“控制请求”,这位必须为1变频器才能接受PLC的控制讯号,所以变频器里没有用一个参数对应到这个位, 必须保证PLC发过来第一个字的BIT 10为1. 这里设置为:P554=3100,P571=3101,P572=3102,当PLC发送W#16#0403时(既 0000,0100,0000,0011)变频器正转. 4.PLC给变频器的第二个PZD存储在变频器里的K3002字里. 变频器的参数P443存放给定值. 如果把参数P443设置等于K3002,那么整个字K3002就是PLC给变频器的主给定控制字. PLC发送过来的第二个字的大小为0到16384(十进制),(对应变频器输出的0到100%),当为8192时,变频器输出频率为25Hz. 5.变频器的输出给PLC的第一个PZD字是P734.1,第二个PZD字是P734.2,等等. 要想把PLC接收的第一个PZD用作第一个状态字,需要在变频器里把P734.1=0032(既字K0032), 要想把PLC接收的第二个PZD用作第二个状态字,需要在变频器里把P734.2=0033(既字K0032). (K0032的BIT 1为1时表示变频器准备好,BIT 2表示变频器运行中,等等.) (变频器里存贮状态的字为K0032,K0033等字,而变频器发送给PLC的PZD是 P734.1,P734.2等) 在变频器里把P734.3=0148,在变频器里把P734.4=0022,则第三个和第四个变频器PZD分
PID技术在变频控制系统中的应用
PID技术在变频控制系统中的应用 摘要：目前我国随着城市规模发展，居民生活用水，工业生产用水量逐步增大，城镇自来水厂及污水处理厂的建设占市政建设的比重也越来越大。在污水处理厂中，由于每座污水处理厂都有收集污水的泵站，而提升泵又是收集污水的主要工 艺设备，其耗电量占厂内总耗电量很大的比重，所以提升泵运控制过程好坏对于 污水设备管理有着重要的意义。目前我国大多数污水处理厂对于提升泵的运行管 理还是采用的是人工调频，及定频后通过高液位关、低液位开的自动控制方式。 这两重方式很大成度上都存在这各自的不足。为了解决这个问题我们采用PID控 制方式，PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation， 它是一个数学物理术语。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的 一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和 智能控制理论三个阶段。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一 个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的 输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、 执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的 传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已 经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的能实现PID控制 功能的可编程控制器(PLC)。可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID 控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直 接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。 关键词：提升泵；PID；变频器；液位计；流量计；水量；水位；PLC；梯形 图 一：前言 泵在工作原理上可分为容积式泵和叶轮式泵，和其它类型泵。 容积泵是靠工作部件的运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体， 并靠工作部件的挤压而直接使液体的压力能增加。根据运动部件运动方式的不同 又分为：往复泵和回转泵两类。根据运动部件结构不同有：活塞泵和柱塞泵，有 齿轮泵、螺杆泵、叶片泵和水环泵。 叶轮式泵是靠叶轮带动液体高速回转而把机械能传递给所输送的液体。 根据泵的叶轮和流道结构特点的不同叶轮式又可分为： 1）离心泵（centrifugal pump） 2）轴流泵（axial pump） 3）混流泵（mixed-flow pump） 4）旋涡泵（peripheral pump） 在水厂及污水处理厂提升泵主要以叶轮泵为主，泵性能参数主要有流量和扬程。所以提升泵的控制对于流量及水位的控制就尤为重要。在水泵的电气控制系 统中，主要以软启动及变频起动为主。软启动器是一种集电机软起动、软停车、 轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置。它的主要构成是串接于电 源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制 三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实 现不同的启动功能。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电
变频驱动与控制技术介绍
变频驱动技术
绪论 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流）调速系统，也称交流（直流）电气拖动系统。变频调速技术是交 流电气传动系统的一种。 目的 根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输出转矩。 意义 序号意义有代表意义的行业或设备 1节能风机、水泵、注塑机 2提高产品质量机床、印刷、包装等生产线 3改善工作环境电梯、中央空调 注：并不是所有的设备使用调速装置后都可以节能
调速系统构成 中间传动机构 交流电源输入 终端机械 交流电机 直流调速装置 直流输出 皮带轮、齿轮箱等风机、泵等 直流电机 交流调速装置 交流输出 执行机构 变频器
交、直流调速系统的特点 直流调速系统特点： ●控制对象：直流电动机 ●控制原理简单，一种调速方式●性能优良，对硬件要求不高●电机有换向电刷（换向火化）●电机设计功率受限 ●电机易损坏，不适应恶劣现场●需定期维护交流调速系统特点： ●控制对象：交流电动机 ●控制原理复杂，有多种调速方式●性能较差，对硬件要求较高 ●电机无电刷，无换向火化问题●电机功率设计不受限 ●电机不易损坏，适应恶劣现场●基本免维护
国内调速技术现状 （1）晶闸管交流器和开关断器件（DJT、IGBT、VDMOS）斩波器供电的直流调速设备。 随着交流调速的发展，该设备在缩减，但由于我国旧设备改造任务多，以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多，所以在短期内有一定市场。国产设备能满足需要，部分出口。自行开发的控制器多为模拟控制，近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。 （2）IGBT等逆变器供电的交流变频调速设备。这类设备的市场很大，总容量占的比例不大，但台数多，增长快，应用范围从单机扩展到全生产线，从简单的V/f控制到高性能的矢量控制。约有50家工厂和公司生产，其中合资企业占很大比重。 （3）负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备。这类产品在抽水蓄水能电站的机组起动，大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。国内只有少数科研单位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率装置国内配套，自行开发的控制装置只有模拟式的，数字装置需进口，自己开发应用软件。 （4）交-交变频器供电的交流变频调速设备。这类产品在轧机和矿井卷扬传动方面有很大需求，台数不多，功率大。主要靠进口，国内只有少数科研单位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分国产，数字控制装置进口，包括开发应用软件。
PLC与变频器的结合使用
P L C与变频器的结合使 用 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
关于P L C与变频器的结合使用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，这里面经常会用到PLC与变频器的结合使用，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 1.开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。 在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。
当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。 2.数值信号的输入 输入信号防干扰的接法 变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。 通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20ｍＡ电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统
变频调速及控制技术的发展趋势
变频调速及控制技术的发展趋势 能源需求正极大地影响着全球经济发展。我国同样也面临着经济增长对能源需求的压力。九十年代我国高耗能产品的耗能量比发达国家高12-55%，能源综合利用效率仅为32%。 我国迫切需要提高能源利用效率。电机是能源消耗大户之一。我国电机总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，占工业耗电量的80%，然而直到目前，我国各类在用电机80%以上还是中小型异步电动机，可见我国在电机节能领域有非常大的潜力。电机节能技术最受瞩目的就是变频调速技术。但是，我国变频调速技术研究虽然非常活跃，然而产业化仍很不理想，外国产品几乎占据了我国变频调速技术市场的60%。 以下将着重介绍变频调速技术的最新发展概况。 变频调速技术的现状 20世纪是变频调速技术由诞生到发展的时代。特别是20世纪90年代以后，IGBT、IGCT （集成门极换向性晶闸管）等新型电力电子器件的发展、DSP（数字信号处理器）和ASIC （专用集成电路）的快速发展以及新颖控制理论和技术（如磁场定向矢量控制、直接转矩控制等）的完善，使变频调速系统在调速范围、调速精度、动态响应、功率因数、运行效率和使用方便等性能指标超过了直流调速系统，达到取代直流调速的地步，受到各行业的欢迎并取得显著的经济效益。 变频调速及控制技术的发展趋势 1．高压大功率的变频调速系统 在我国低压变频调速装置已得到用户的认可，市场总量已达2000年的约40亿人民币，并显示出其节能效果。据统计，我国低压（690V以下）电机数量是高压电机的几十倍，但耗能仅为高压电机的八分之一。近来国际上高压大电流功率器件的出现以及并、串联技术的发展，使高压大功率的变频调速得以实现，其使用效果平均节能可达30%，有着十分明显的
PLC与变频器控制电机
目录 1实训的目的 (1) 2变频器控制电机 (3) 2.1变频器的工作原理3 2.2变频器控制电机的正反转4 2.3变频器控制电机多段运行6 2.4变频器控制三台电机8 3PLC控制设计 (10) 3.1PLC的简介10 3.2PLC控制电机的正反转12 3.3PLC控制电机多段运行13 3.4PLC控制步进电机16 4设计体会 (24) 参考文献 (25)
1实训的目的 自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能，PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。电气控制在生产生活中广泛应用，例如PLC控制电梯，电机的运行，PLC还可以控制音乐喷泉。 变频器是运动控制系统中的功率变换器。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。现在变频器多余PLC配合使用，例如PLC通过变频器控制电机的正反转、变频运行等等。 如今PLC与变频器控制已经广泛应用于我们的生活中，为了对PLC与变频器的控制不陌生，就有了实训，这次试训的目的是熟悉PLC和变频器，以及他们相互配合使用控制电机的正反装以及电机的多段运行，还有PLC对步进电机的控制的电路设计和程序设计。在实训的过程中，还可以将以前所学的关于PLC的只是进行加深巩固实践的目的就是运用所学专业技术基础课及专业课知识，进行控制系统设计及综合实验，使学生在综合运用专业理论方面得到实际锻炼。通过实践，培养学生理论联系实际的能力，独立进行工程设计的能力。
plc控制变频器调速
基 于 PLC 控 制 变 频 器 调 速 实 验 报 告 电控学院 电气
实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。学生实验应做到以下几点： 1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。 2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。 3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。 4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。 5. 培养分析，查找故障的能力。 6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。 实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机 第一部分采样 转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。。 编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。 欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到
三菱PLC和变频器通讯案例
Modbus是Modicon公司为其PLC与主机之间的通讯而发明的串行通讯协议。其物理层采用RS232、485等异步串行标准。由于其开放性而被大量的PLC及RTU厂家采用。Modbus通讯方式采用主从方式的查询－相应机制，只有主站发出查询时，从站才能给出响应，从站不能主动发送数据。主站可以向某一个从站发出查询，也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的查询，而不响应广播消息。MODBUS通讯协议有两种传送方式:RTU方式和ASCII方式。三菱700系列变频器能够从RS-485端子使用ModbusRTU通讯协议，进行通讯运行和参数设定。 对象： 1. 三菱PLC：FX2N+FX2N-485-BD 2. 三菱变频器：F700系列，A700系列。 两者之间通过网线连接，具体参照下图。 FX2N-485-BD与n台变频器的连接图
1．三菱变频器的设置 PLC与变频器之间进行通讯时，通讯规格必须在变频器中进行设定，每次参数初始化设定后，需复位变频器或通断变频器电源。 参数号名称设定值说明 Pr331 通讯站号1 设定变频器站号为1 Pr332 通讯速度96 设定通讯速度为9600bps Pr334 奇偶校验停止位长2 偶校验，停止位长1位 Pr539 通讯校验时间9999 不进行通讯校验 Pr549 协议选择1 ModbusRTU协议 Pr551 PU模式操作权选择2 PU运行模式操作权作为PU接口 进行ModbusRTU协议通讯时，Pr551必须设置为2，Pr340设置为除0以外的值，Pr79设置为0或2或6。通过RS-485端子进行ModbusRTU协议通讯时，必须在NET网络模式下运行。2．三菱PLC的设置
PLC和变频器进行配合时的注意事项
PLC和变频器进行配合时的注意事项 在现在生产条件下，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是需要采用plc和变频器相配合使用，例如轴承清洗、包装纸印刷、 PCB板制作等。PLC可通过输出点或由通讯提供各种控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统主要由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程部分。下面介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 1、开关指令信号的输入 变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、段速、点动等运行状态进行控制的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC相连，得到运行状态指令。 在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，以保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流有可能引起变频器内部元器件的损坏或失效进而导致变频器误动作，因此应尽量避免这种情况的发生。 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。 2、数值信号的输入 变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为模拟输入和模拟输出两种。模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过 0～10V/5V的电压信号或0/4～20ｍＡ的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来限制电流或分去部分电压，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将控制电路和主电路分开，控制电路最好采用屏蔽线，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。 变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，如输出电压、转速等。信号的范围为0～10V的直流电压信号。根据用户的需要可以连接电压表或转速表，来显示变频器在运行时输出的电压或转速，但无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。 另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于进行数据处理需要时间，以及程序编写时排列的顺序不同和指令的使用不同等都会导致系统在运行时存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑以上因素。 因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，故将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点：（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。 （2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器、电抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在变频器输入一侧也应采取相应的措施。 （3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与