基于PLC的七段速调速系统的设计

Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ●电力电子　基于ＰＬＣ的七段速调速系统的设计　本文主要介绍了基于三菱ＦＲ—　Ｅ７　０Ｏ系列变频器和三菱系列ＰＬＣ　实现对异步电动机的七段速变频　调速控制系统的硬件和软件设计。　该系统具有较高的可靠性和实用　性。通过该系统的设计与实践，　使学生进一步掌握ＰＬＣ和变频调　速的基本原理及其应用，会ＰＬＣ　软件编程，为将来进行相关设计　工作打下基础。　【关键词】ＰＬＣ变频器电动机变频调速　近年来，随着电力电子技术以及控制技　术的迅猛发展，交流变频调速在电力拖动领域　得到了广泛应用：可编程控制器（ＰＬＣ）可靠　性高、抗干扰能力强、安装简单、维修方便、　配套齐全、功能完善，常被用来采集现场数据　和控制设备。利用ＰＬＣ技术及变频器开发设　计了对异步电动机的七段速调速控制系统具有　较高的可靠性和实用性，整个系统结构简单、　操作易行。通过该系统的设计，使学生进一步　掌握ＰＬＣ和变频器的应用，熟练进行ＰＬＣ软　件编程及ＰＬＣ与变频器及其他硬件间的连接。　１系统设计方案　本系统设计方案是利用ＰＬＣ和变频器实　现对电动机的七段速控制，基于三菱ＦＲ—ＥＴ００　系列变频器的多段速控制功能，在变频器中设　置七个不同的输出频率，建立ＰＬＣ与变频器　的连接，通过ＰＬＣ编程来控制变频器的输出，　从而达到控制电动机转速的目的。在此我们利　用５个按钮作为ＰＬＣ的输入，分别控制电动　机的正转、反转、停止、加速及减速等５个档　位，通过加速或减速按钮的动作，实现对电动　机的七段速控制。　２硬件选型　本控制系统所需硬件为：一台ＰＬＣ　（Ｆｘ２Ｎ．３２ＭＲ）、一台变频器（三菱ＦＲ—　Ｅ７００系列）、一台三相异步电机。　３变频器参数设置　要实现ＰＬＣ对变频器输出频率的控制，　需要对变频器的内部参数进行设置。变频器参　数设置具体如下：　参数　ｌ设定为１００，Ｐｒ．２设定为０。Ｐｒ．１　为上限频率，出厂设定范围为Ｏ～１２０ＨＺ，出　厂设定值为１２０ＨＺ。Ｐｒ．２为下限频率，出厂设　定范围为０￣１２０ＨＺ，出厂设定值为０ＨＺ。参　文／周晓珏　表４．１：ＰＬＣ的变频器七段速控制Ｉ／０分配表　输入信号　输出信号　功能　地址　功能　地址　电动机正转启动　Ｘ０　ＳＴＦ正转启动　Ｙ０　电动机反转启动　Ｘ１　ＳＴＲ反转启动　Ｙ１　电动机停止　Ｘ２　ＲＨ速度选择　Ｙ２　加速　Ｘ３　ＲＭ速度选择　Ｙ３　减速　Ｘ４　ＲＬ速度选择　Ｙ４　数Ｐｒ．５９设定为０，ＰＬ５９为遥控功能选择参数，　完成变频器参数设定后，连接ＰＬＣ与变　当Ｐｒ５９设定为０时，遥控功能选择为ＲＨ、　频器以实现ＰＬＣ对变频器输出频率的控制。　ＲＭ、ＲＬ信号功能。参数ＰＬ７９设定为４，ＦＲ．　Ｅ７００系列变频器通过参数Ｐ　７９的值来指定变　４．１　ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ分配　频器的运行模式。Ｐｒ．７９设定为４时，变频器　ＰＬＣ的变频器七段速控制Ｉ／Ｏ分配详见表　在外部操作模式或组合操作模式２下，可通过　４．１。　外接的开关器件的组合通断改变输入端子的状　态。ＦＲ—Ｅ７４０变频器的速度控制端子是ＲＨ、　４．２　ＰＬＣ与变频器的连接　ＲＭ和ＲＬ。由于转速的档次是按二进制的顺　ＰＬＣ与变频器的连接如图４．２所示，变　序排列的，由ＲＨ、ＲＭ和ＲＬ开关组合的通　频器的ＳＴＦ正转启动、ＳＴＲ反转启动控制端　断可实现七段速控制。参数Ｐｒ．１８０设定为０，　分别与ＰＬＣ的输出端子Ｙ０、Ｙ１连接。变频　为ＲＬ控制端子功能选择参数ｈ１８１设定为１，　器的多段速选择控制端ＲＨ、ＲＭ、ＲＬ分别　为ＲＭ控制端子功能选择；参数ＰＬ１８２设定　与ＰＬＣ的输出端子Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４连接。ＲＨ、　为２，为ＲＨ控制端子功能选择。七段速的各　ＲＭ、ＲＬ输入组合动作如表４．２所示。　自运行频率则由参数Ｐｒ．４一Ｐｒ．６（设置前３段　通过控制ＰＬＣ的输出来实现对变频器的　速的频率）、ＰＬ２４．Ｐｒ２７（设置第４段速至第　不同输出频率的控制，从而使电动机按不同频　７段速的频率）设置值来决定。其中参数Ｐｒ．４　率进行运转。运行频率的大小在变频器的参数　设定第１速频率，参数Ｐｒ．５设定第２速频率，　设置中设定的。本次设计中，我们设定第１速　参数Ｐｒ．６设定第３速频率，参数ＰＬ２４设定第　为０ＨＺ，第２速为１０ＨＺ，第３速为２０ＨＺ，　４速频率，参数ＰＬ２５设定第５速频率，参数　第４速为３０ＨＺ，第５速为４０ＨＺ，第６速为　Ｐｒ．２６设定第６速频率，参数ＰＬ２７设定第７速　５ＯＨＺ，第７速为６０ＨＺ。　频率。　４　ＰＬｃ与变频器的连接　５　ＰＬｃ程序设计　在完成变频器参数的设置及ＰＬＣ－ｑ变频　图４．２：ＰＬＣ与变频器连接图　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・１４３　电力电子・Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　表４．２：Ｒｉｄ、ＲＭ、ＲＬ输入组合动作表　ＲＨ　ＯＮｅ：　ＯＦＦ＋￣　０ＦＦ　肿　０ＦＦ　ＯＮ　ＯＦＦ　ＲＬ　ＯＦＦ　ＯＦＦ　０Ｈ　运行频率　第１速　第２违　第５速　ＭＯ　Ｍ１　Ｍ２　１　１　ｌ　ｌ　１　Ｏ　１　Ｏ　Ｉ　第７速　第６速　第５速　辅助继电器　（内部编程元件）　表５．１：Ｙ２～Ｙ４状态表　Ｙ２　Ｙ３　Ｙ４　运行频率　０ＦＦ　０Ｎ　ＯＮ　０Ｎ　ＯＮ　ＯＦＦ　０Ｈ　ＯＮ　ＯＮ　０Ｎ￣　ＯＦＦｏ　０Ｎ　第４速　第５速　第６速　第　违．］　Ｍ３　Ｍ５　Ｍ６　０　０　０　１　ｌ　０　１　Ｏ　１　１　Ｏ　Ｏ　第４速　第３速　第２速　第１速　器的连接后，编写ＰＬＣ程序从而来控制ＰＬＣ　输出控制端ＹＯ～Ｙ４的输出状态。本次设计　是利用外部５个控制按钮来控制ＰＬＣ输出控　Ｍ７　制端Ｙ０～Ｙ４的输出状态，５个控制按钮分　别对应ＰＬＣ输入控制端ＸＯ～Ｘ４，其中ＸＯ　Ｙ０００　障　５ＴＦ正转　．　Ｘ００１　Ｘ口０２　ｓＴＲ丧　履｝　动　为正转启动输入、Ｘ１为反转启动输入、Ｘ２为　停止控制输入、Ｘ３为加速控制输入，Ｘ４为减　速控制，通过Ｘ３、ｘ４的动作，从而获得７个　Ｙ０００　Ｘ０００　不同频率的控制输入。　要使ＰＬＣ的Ｙ２～Ｙ４输出控制端的　占　Ｊ障上［ｒ　　ｓＴＦ盎转正转Ｊ　ｆ　ｌ晶ｌ站　Ｙ００１　，　状态与变频器的频率参数Ｐｒ．４～Ｐｒ．６、　Ｐｒ．２４～Ｐｒ．２７的状态对应起来，就要设定内部　编程元件辅助继电器与输出Ｙ２～Ｙ４的状态，　具体对应状态表如表５．１所示。　根据表５．１所示对应关系，编写程序，　ＰＬＣ控制电动机七段速的程序如图５．１所示。　；ＴＲ麓转　Ｘ０Ｄ０　ｌ　Ｉ　．卜＿＿　ｒＰＴ　匝转错　Ｘ００１　Ｍ０　６结束语　基于ＰＬＣ的七段速调速系统结构简单、　Ｘ００３　Ｉ　ｌ　Ⅲ１７　　ｌｒＲｎＴ　Ｐ　ｄ　１　ｎ　９口蘧　。　Ｘ００４　　。Ｍ１　０　调速方便、可靠性高、实用性强。通过该系统　的设计，能使学生加深对ＰＬＣ及变频调速知识　的理解，进一步提高实践技能和创新能力，为　学生今后从事相关工作提供丰富的实践经验。　威速。‘　Ⅲ１０　　。…　Ｅ　Ｍ１ｌ　｝　Ｍｌ２　参考文献　［１］顾桂梅．电气控制与ＰＬＣ应用项目教程　——Ｊ　Ｌ—　Ｍ１　Ｔ　——［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２　０１０．（１　２）．　［２】周斐．变频器技术与应用［Ｍ］．南京：南　京大学出版社，２　Ｏ１　２．（８）．　［３］黄永红，吉裕晖，杨东．ＰＬＣ控制电机变　频调速试验系统的设计与实现…．电机　——－－・　＿１　Ｍ１０　Ｍｌ１　Ｉ－－一　ｄ１　Ｆ　｛　Ｍｉ　３　与控制应用，２　００７．　＿１　Ｍ１　６　［４］王建伟，杨风，张鹏，秦彬．基于ＰＬＣ与　组态软件的电动机变频调速系统［Ｊ］．电气技术，２　００９．　——＿１　Ｍｔ０　４６　Ｍｌ２　作者简介　周晓珏（１９８２－），女，江苏南通人，江苏商贸　——卜　Ｍ１３　＿｛　Ｍ１　５　职业学院讲师，主要从事自动控制方面的教学　与研究工作。　—　卜＿　Ｘ００２　　ＩＩ　５１　亭止　。　作者单位　江苏商贸职业学院江苏省南通市２２６０１１　５７　图５．１：ＰＬＣ控制电动机七段速控制的程序　１４４・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ