自动控制和变频器
变频器的使用方法与原理
变频器的使用方法与原理变频器（Inverter），又称变频驱动器，是一种将电源频率转换为可调节的数码变频电源输出的装置。
它广泛应用于工业自动化领域，可用于调节交流电动机的转速和控制功率。
本文将介绍变频器的使用方法与原理。
一、变频器的使用方法：1. 连接电源和电机：首先将变频器与电源连接并接通电源，然后将变频器与电机相关引线连接。
2. 参数设置：接通电源后，进入变频器的参数设置模式，根据实际需求设置相关参数。
常见的设置参数有：输入电压、输出电压、输出频率、输出功率等。
3. 启动变频器：设置完成后，按下启动键，变频器即可开始工作。
变频器会根据设置的参数输出相应的电压和频率，控制电机的转速。
4. 监测运行状态：在变频器工作期间，可以通过变频器面板上的液晶显示屏监测电机的运行状态，包括电压、频率、转速等指标。
5. 故障诊断与修复：当变频器出现故障时，可以通过变频器面板上的故障代码和故障指示灯来诊断故障原因。
常见的故障包括过电流、过电压、过载等。
根据故障代码和指示灯，可以采取相应的修复措施，如调整参数、更换元件等。
二、变频器的工作原理：变频器主要包含整流器、滤波器、DC母线、逆变器等组成部分。
下面将详细介绍这些组成部分的工作原理。
1. 整流器：整流器将交流电源转换为直流电源，通常采用整流桥或交流调压器等电路实现。
整流器的作用是将电源电压稳定下来，为逆变器提供稳定的直流电源。
2. 滤波器：滤波器用于滤除整流器输出中的脉动电流和高频噪声，使得直流电源更加稳定。
通常采用电感和电容组成的低通滤波器。
3. DC母线：DC母线是连接整流器和逆变器的中间环节，它存储了稳定的直流电能。
当电机需要输出更大功率时，可以从DC母线上获取能量，以满足电机的需求。
4. 逆变器：逆变器是变频器最关键的部分，它将直流电源转换为可调节的交流电源。
逆变器通常采用双向开关器件（如IGBT）组成的全桥逆变电路，通过改变开关的开关频率和占空比，可以调节输出的电压和频率。
PLC自动控制技术在变频器中的应用
PLC自动控制技术在变频器中的应用摘要：在我国工业行业飞速发展的背景下，变频器的使用在现代工业企业的生产经营过程中占据了极其关键的地位，并且极大地影响了企业内部数据分析和处理能力水平。
但是由于变频器的实际使用中很容易产生漏洞问题而造成数据分析功能的下降；为规避上述问题，有关工作人员需加强对PLC自动控制及其他技术的运用，利用其增强变频器的人机交互功能，以保证最大限度地满足工业企业发展的要求。
文章主要针对变频器PLC自动控制技术的运用展开了深入的分析。
关键词：PLC 技术；自动控制；变频器一、PLC自动控制技术概念PLC自动控制技术是一种能够编辑并能实现较简单逻辑控制的控制器。
随着PLC自动控制技术研究的不断增加,推动了PLC自动控制技术向更加完善的方向迈进,并逐步取代了原有自动控制技术,逐渐为人们所认识并广泛使用,从某种角度来看,既能推动工业产品的革新,又能推动生产效率的提高。
现在现有的PLC自动控制技术,在具体应用的过程中,只能使用输入输出,控制器等等来进行自动控制。
因其工作操作流程方便而称为微型计算机。
但是在当前的阶段PLC自动控制运用发展当中,PLC的自动控制器运用起来很方便快捷,只是需要对使用人进行训练而已。
另外,PLC自动控制还具备抗干扰能力好,安全性高的特性,所以,将它应用于生产当中,可以提高制造品质和工作效率。
二、现代变频器中的常见问题2.1电动机过载在现代工业生产运营过程当中，为促进生产过程便捷进行，电动机扮演着极其重要的角色。
但由于变频器工作时很容易给电动机带来过载等故障，这些故障的发生将使V/F曲线失配，使电动机的运转发生异常，甚至给工作人员它和本身的安全带来危害，主要有如下几种类型：（1）电动机本身散热功能受影响，使变频器的要求不能满足；（2）电动机长期低速运行，致使其自身性能和参数均受影响，从而影响变频器运行。
2.2变频器参数设置问题变频器运行时，为了使其处于最佳状态，通常需要确保各参数设置合理，当出现参数设置不当时，势必影响到它的正常工作，例如变频器相关功能不正常等。
PLC自动控制技术在变频器中的应用研究
（ ２ ）制作程序框图 ， 这个过 程要依据控 制系统和软件 设计 的要求来进行 ， 首先确认 待设计 程序 的结 构 ， 然 后根 据设计标
准来绘制程序结构图 ， 最 后 按 工 艺 要 求 绘 制 出 全 部 功 能 单 元 的 具体功能框架 。
理能力 的不足 以及人机互动能力的缺 陷， 二者 的完美 结合正好
安装 ， 且 易 于 维 护 。此外 ， Ｐ Ｌ Ｃ的 适 用 范 围广 ， 连 接 方 式 灵 活 且
３ 设 备 选 型
３ ． １ 变 频 器 和 变 频器 模 块 型 号 的选 择
市 场上有不 同种类 的变频 器 ， 一般性 能越 高价格 也越 高， 因此选择变频器模块 型号 时 ， 不 要片 面追 求高性 能 ， 要 根据 工 艺要求选择性能合适的变频器 。另外 ， 由于电机所带动 的负载
不同， 对变频器要求也 不一样 ， 因此 要 根 据 负 荷 大 小 选 择 不 同 的 变频 器 ， 并且机械 种类不 同， 变 频 器 模 块 的选 型 也 不 同 。 此
可拆卸 ， 具有功能丰富 、 体积小等优点 。 在 实际应用 中 ， Ｐ Ｌ Ｃ的控制 对象是 １台电机 ， 因此 仅用 １ 台Ｐ Ｌ Ｃ即可达到所需 的控制效果 ， 但这要求 Ｐ Ｌ Ｃ质量高 、 性 能
的 生产 厂家 ， 这样在产 品出现 问题时 ， 可 以得 到 及 时 良好 的 售 后 服务 ， 免 除后 顾 之 忧 。
制、 对速度的精确控制以及对 电机的较大范 围、 连续 、 高效率 的 调控 。用于水泵 自动控制 的 Ｐ Ｌ Ｃ变频器 系统结构示 意 图如 图
１ 所示 。
市场上 的变频器分 大 、 中、 小 ３种型号 。大 型变频 器能够 担任分布式 系统上位机这一重要 角色 ， 可 以满 足各行各业对控
变频器的原理及应用
变频器的原理及应用沈阳飞机工业（集团）有限公司动力处范晓黎一、变频器自动控制的原理近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。
1 变频器的工作原理交流电动机的同步转速表达式为：n＝60 f(1－s)/pN—异步电动机的转速；f—异步电动机的频率；S—电动机转差率；P—电动机极对数。
由式公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
2变频器自动控制的组成所谓变频调速器——它将三相工频（50Hz）交流电源（或任意电源）变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，有时又将变频调速器称为变压变频装置VVVF。
主要用于交流电动机（异步机或同步机）转速的调节。
一个交流电动机变频调速系统由变频调速器驱动器、交流电动机和控制器三大部分组成。
其中关键核心设备是变频调速器，由它来实现电动机电压和频率的平滑变化。
变频调速在调频范围、静态精度、动态品质、系统效率、完善的保护功能、容易实现自动控制和过程控制等诸方面是以往的调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速和液力耦合器调速等无法比拟的。
它是公认的交流电动机最理想最有前途的调速方案，代表今后电气传动的发展方向。
结论：变频器调速相对于其他调速方式有明显的优点，可以对电机更加全面的保护，由于使用变频器调试的系统机械结构简单，所以机械损耗和故障也很少，可以说只要根据负载的情况选择合适的变频器就可以构造一个稳定、经济、合理的电机调速系统。
变频器与伺服应用课件第3章 变频器自动控制系统
《变频器应用技术》
实操思路
1.电路图设计 I/O口分配如表3-5所示。 表3-5 三菱PLCI/O口分配
输入 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10
功能 工频运行方式SA2 变频运行方式SA2 工频起动、变频通电SB1 工频、变频断电SB2
变频运行SB3 变频停止SB4
复位SB5 过热保护 声光报警
《变频器应用技术》
《变频器应用技术》
3.2.4 【实操任务3-3】通过FX3U-3A-ADP模块进行变频器的模拟量控制
任务说明 某变频器PLC控制系统采用如图3-13所示的配置进行远程和本地控制，通过转换开关进行切换，其 中本地为电位器模拟量控制，远程为上位机4-20mA电流信号。请设计电气线路并编程。
图3-11 基于PLC与变频器的风机节能改造电气线路图
《变频器应用技术》
2.变频器参数设置 变频器选用E700系列的7.5KW变频器，根据多段速控制的需要
和风机运行的特点，参数设置如下：
（1）Pr.79=2，为外部端子控制； （2）五段速设定，需要注意这些速度的组合如表3-3所示。 表3-3 多段速端子和速度端组合表
输出 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
功能 接通电源至变频器KM1 电动机接至变频器KM2 电源直接接至电动机KM3
变频器运行KA1 声音报警HA 灯光报警HL
变频器复位KA2
《变频器应用技术》
图3-16 基于三菱PLC与变频器的工频/变频切换接线图
《变频器应用技术》
2.工作原理 （1）工频运行段 a.将选择开关SA2旋至“工频运行位”，使输入继电器X0动作，为工频运行做 好准备。 b.按启动按钮SB1，输入继电器X2动作，使输出继电器Y2动作并保持，从 而接触器KM3动作，电动机在工频电压下启动并运行。 c.按停止按钮SB2，输入继电器X3动作，使输出继电器Y2复位，而接触器 KM3失电，电动机停止运行。 注意：如果电动机过载，热继电器触点FR闭合，输入继电器Y2、接触器 KM3相继复位，电动机停止运行。 （2）变频通电段 a.首先将选择开关SA2旋至“变频运行”位，使输入Xl动作，为变频运行做好 准备。 b.按下SB1，输入X2动作，使输出Y1动作并保持。一方面使接触器KM2 动 作，电动机接至变频器输出端；另一方面，又使输出Y0动作，从而接触器 KM1 动作，使变频器接通电源. c.按下SB2，输入X3动作，在Y3未动作或己复位的前提下，使输出Y1复 位 ，接触器KM2复位，切断电动机与变频器之间的联系。同时，输出Y0与接触 器 KM1也相继复位，切断变频器的电源。
plc和变频器通讯教程
plc和变频器通讯教程PLC（可编程逻辑控制器）和变频器通讯，是现代工业自动化领域中常见的一种应用。
PLC用于控制生产线的运行，而变频器则用于控制电机的转速。
通过PLC和变频器的通信，可以实现对电机的远程控制和监控。
下面是一个关于PLC和变频器通讯的教程，包含了硬件连接、通信协议、通信参数的配置等步骤。
一、硬件连接在PLC和变频器之间建立通信连接之前，需要确定两者之间的硬件连接方式。
通常，PLC和变频器之间使用RS485接口进行通信。
首先，需要将PLC和变频器的RS485接口连接起来。
具体连接方式如下：1. 将PLC的RS485接口的A线连接到变频器的RS485接口的A线；2. 将PLC的RS485接口的B线连接到变频器的RS485接口的B线；3. 保持PLC和变频器的地线连接到一块；4. 确保所有连接都紧固可靠。
二、通信协议PLC和变频器之间的通信需要使用一种特定的通信协议。
常见的通信协议包括Modbus、Profibus、Ethernet等。
在选择通信协议时，需要根据实际需要和硬件设备的兼容性来确定。
本教程以Modbus通信协议为例。
三、PLC参数设置在PLC的编程软件中，需要进行一些参数的设置。
具体步骤如下：1. 设置通信口的类型为RS485；2. 设置通信口的波特率和数据位数，通常为9600波特率和8数据位；3. 设置Modbus通信协议的相关参数，包括通信地址、数据格式、校验位等。
四、变频器参数设置在变频器的设置面板中，也需要进行一些参数的设置。
具体步骤如下：1. 设置通信口的类型为RS485；2. 设置通信口的波特率和数据位数，需与PLC的设置一致；3. 设置Modbus通信协议的相关参数，包括通信地址、数据格式、校验位等。
五、PLC编程设置在PLC的编程软件中，需要编写一些代码来实现PLC与变频器的通信。
具体步骤如下：1. 在PLC的程序中创建一个通信模块；2. 在通信模块中配置通信口和通信协议的相关参数；3. 编写代码实现PLC向变频器发送指令、读取状态等操作；4. 调试程序，确保通信正常。
PLC自动控制技术在变频器中的应用
PLC自动控制技术在变频器中的应用摘要：电气工程中有很多的电动机需要长期或者间歇运行，有的需要变频控制，有的为了更加精细地控制产品指标和生产参数，采用多元化的控制方式，包括直接启动、软启动、正反转启动、降压启动、变频器控制等。
变频器控制在自动控制中有着举足轻重的作用，包括启停控制、运行、故障、电流、频率给定、频率切换等方式，电机扭矩等大量的电信号需要与PLC进行数据交换，采用一对一硬接线的方式可以实现控制目的，但需要很多的接线进入PLC模块，这会影响系统的性能，工作量很大，容易出错，且成本高。
采用PLC与变频器通信的方式来控制电机，可以实现更好的控制效果。
基于此，本文探讨PLC自动控制技术在变频器中的应用。
关键词：PLC；变频器；自动控制应用一、PLC技术概述（一）工作原理PLC为可编译逻辑控制器，是一种新型的控制系统，由于系统中采用了现代化技术，可对被控制模块实施专业化、自动化管理。
PLC技术可分为输入采样、用户程序运行和输出更新三个阶段。
第一阶段，该技术允许综合学习和分析读取相关数据，以相对牢固地存储相关数据。
第二阶段PLC技术主要进行科学合理的扫描。
计算用户显示的梯形数据，确保其逻辑和可靠性，并在固定文件中显示数据的实际处理条件和结果。
在第三阶段，PLC技术允许初始数据传输、在固定区域中完整显示数据，然后向外传输数据。
CPU技术在PLC技术的开发中起着关键作用，因为它能够相应地处理数据，确保这些过程的可靠性和效率，并能够更好地检测和分析自动化系统的实际运行情况。
随着我国科学的发展，近年来，PLC技术从长远来看已有了积极的发展。
但是，PLC的运行机理与我们平常所见或所用的普通电脑装置有很大的区别。
通常，PLC的工作模式是周期性重复扫描，集中数据采集和更新，并按次序指令执行。
我们把整个扫描过程称为一个循环。
从内部工程师的观点，扫描周期可以分为三个阶段：输入信号扫描，工业控制程序的执行，以及输出信号的更新。
变频器的控制原理与应用
变频器的控制原理与应用1. 引言变频器（Variable Frequency Drive，VFD）是一种用于调整交流电源频率的设备，可以通过改变电机的转速来控制电机的运行速度。
变频器的控制原理是通过改变电源频率来改变电机的供电频率，进而实现对电机转速的控制。
变频器广泛应用于各种工业自动化领域，例如电机驱动系统、通风设备、水泵、风机等。
2. 变频器的工作原理变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和PWM控制模块等组成。
其工作原理基本如下：1.整流器（Rectifier）：将输入的交流电源转换为直流电压。
2.滤波器（Filter）：将整流后的直流电压进行滤波，去除电源的高频噪声。
3.逆变器（Inverter）：通过周期性开关控制，将直流电压转换为可变频率、可变幅值的交流电压。
4.PWM控制模块（Pulse Width Modulation）：根据控制信号，通过改变逆变器的开关频率和占空比，来实现对输出交流电压的控制。
3. 变频器的应用3.1 电机驱动系统变频器在电机驱动系统中广泛应用。
通过改变供电频率和电压，可以调节电机的转速和输出功率，实现对电机驱动的精确控制。
在工业生产中，电机驱动系统通常需要根据不同生产需求调整工作速度，变频器能够实现平滑无级调速，提高生产效率和能源利用率。
3.2 通风设备变频器在通风设备中的应用也很常见。
通风设备如风机、风扇等通常需要根据环境要求和风量需求进行调节。
采用变频器控制，可以根据不同的工作条件实时调整风机转速和风量，提高通风设备的能效，降低能耗。
3.3 水泵控制使用变频器控制水泵可以实现水压、流量的精确调节，提高水泵的运行效率和稳定性。
通过变频器控制水泵的运行频率和电压，可以根据实际需求实现节能控制和优化运行，适应不同的水压变化。
4. 变频器的优势•节能：通过变频调速，避免了电机长时间运行于额定负载以下的情况，减少无效工作，节约能源。
•精确控制：变频器可以精确控制电机的转速和输出功率，根据实际需求实现精确调节。
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自动控制
—概述
自动化技术是信息科学与技术的一个分支。
自动化水平已成为衡量各行业现代化水平的一个重要标志。
自动化分为：工业自动化、生产过程自动化、电力自动化、仪表自动化、过程自动化、办公自动化、楼宇自动化
一、自动控制系统的一般概念
（一）、基本概念：
1、自动控制：指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行的控制机制。
2、自控系统：是由自动控制装置（也称控制器）和被控对象组成，能自动地对被控对象的工作状态或其被控量进行控制，并且有预定性能的动力学系统。
3、自动控制理论：研究自动控制共同规律的技术科学。
4、反馈控制的原理：系统的输出量经测量和变换后反馈到输入端，与给定输入信号相比较得到偏差信号，偏差信号经控制器产生控制作用使输出量按要求变化，这就是反馈控制原理。
反馈：我们把取出的输出量送回到输入端，并与输入信号相比较而产生偏差的过程，称为反馈。
负反馈：反馈的信号是与输入信号相减，使产生的偏差信号越来越小。
正反馈：反馈的信号是与输入信号相加，使产生的偏差信号越来越大。
（二）、基本控制方式：
1、开环控制：指控制器与控制对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。
2、闭环控制
又称反馈控制，指控制器与控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程。
其主要特点：
①按偏差调节。
②抗扰性好，控制精度高。
3、复合控制
是开环控制和闭环控制相结合的一种控制方式。
它在闭环控制回路的基础上，附上一个输入信号或扰动信号的顺馈通路，用来提高系统的控制精度。
主要特点：
①具有很高的控制精度。
②可以抑制几乎所有的可量测扰动，其中包括低频强扰动。
但要求
补偿器的参数要有较高的稳定性。
（三）自动控制系统的组成
1、被控制对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。
2、控制器：对被控对象起控制作用的设备总体。
3、输出量：表现于被控对象或系统输出端，是要求实现自动控制的物理量。
4、输入量：作用于被控对象或系统输入端，是可使系统具有预定的
功能或预定输出的物理量。
5、测量元件：其作用是检测被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，则一般要转换为电量。
6、比较元件：其作用是把测量元件检测的被控量实际值与系统输入
量进行比较，求出它们之间的偏差。
7、放大元件：其作用是将比较元件给出的偏差信号进行放大，用来
推动执行机构去控制被控制对象。
8、执行机构：其作用是直接推动被控制对象，使其被控量发生变化。
（四）自动控制系统的分类：
1、线性连接控制系统
这类系统可以用线性微分方程描述。
若微分方程系数为常数，则称为线性定常连续系统；
若微分方程系数随时间的变化而变化，则称为线性时变系统。
线性定常连续系统按其输入量的变化规律又可分为：
①恒值控制系统：系统输入量是一个常值，要求系统的输出量保持
为恒定的希望值。
②随动系统：系统的输入量随时间任意变化，要求系统的输出量在
满足精度的条件下跟随输入量变化。
③程序控制系统：系统的输入量是按预定规律随时间变化的函数，
要被控量迅速、准确地复现。
2、线性定常离散系统
控制作用和时间的关系是不连续的系统。
3、非线性控制系统
存在一个或一个以上元部件输出特性是非线性的系统。
（五）对控制系统的基本要求
稳定、快速、准确
二、生产过程自动化的发展
（一）生产过程自动化的三个阶段：
1、仪表自动化阶段：
①20世纪40年代前后——笨重的基地式仪表——实现生产设备的就地分散的局部自动控制——不同设备间或同一设备中的不同控制系统间没有或很少有联系——对象：温度、压力、流量，成分等几个热工参数的定值控制。
②20世纪50年代至60年代——电动与气动单元组合仪表和巡回检测装置——集中监控与集中操纵的控制系统——实现了工厂仪表化和局部自动化——主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题——各控制系统互不关联，只是控制品质有较大的提高。
2、计算机控制阶段：
20世纪70年代至80年代——集成电路与计算机技术飞速发展——开始采用计算机直接数字控制DDC（direct digital control）与计算机监控（supervisory computer control,SCC）系统。
——可靠性高，成本低，软件丰富。
CRT显示直观，便于人机联系，得到广泛应用。
——现代工业规模不断扩大，控制要求不断提高，过程参数日益增多，控制回路更加复杂——为满足监控集中、风险分散的要求，70年代
中期集散控制系统（distirbuted control systems,DCS，也称分布或控制系统）问世——集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。
3、综合自动化阶段：
20世纪90年代，进入了综合自动化阶段
突出特征：工具——现场总线（fieldbus）控制技术
控制理论：第三代“智能控制理论”将人工智能控制理论和运筹学三大学科相结合，采用模糊技术，神经网络专家系统等技术。
综合自动化系统就是包括生产计划和调度，操作优化，基层控制和先进控制等内容的递阶控制系统，也称管理控制一体化的系统，是靠计算机及共网络来实现的，也称计算机集成过程系统（computer integrated process system,CIPS）
CIMS：computer integtated manufacturing systems)
CIPS：全新的哲理与概念——以企业整体优化为目标，以计算机及网络为主要技术工具，以生产过程的管理和控制自动化为主要内容，将过去局部自动化的“孤岛”模式集成为一个整体的系统——是当代自动化的潮流。
（二）过程控制流程图：
变频器
在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好。
调速范围大，静态稳定性好，运行效率高。
一、变频调速原理：
异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：
n1 =60f1/n p ①
n1—同步转速（r/min）
f1——定子频率（hz）
n p——磁极对数
轴转速为：
n=n1(1－s)= 60f1/n p (1－s) ②
s=转差率
s=（n1－n）/n1
从②式可以得知，改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速实现调速运行。
二、基本控制方式
电动势E1=4.44f1N1Φm
∵E1=u1(定子相电压)
∴u1=4.44f1N1Φm
故Φm=K×u1/f1, K=1/4.44N1
Variable Voltage Variable Freqenly 三、变频器的基本构成
分为两种：交—交，交—直—交（通用变频器）
使用变频器的目的和应用领域举例
四、风机水泵的变频节能原理：
图表1变频器图表2变频器
图表3PLC
图表 4 HMI（人机界面）。