PLC模擬量控制在變頻調(diào)速的實(shí)際應(yīng)用

本文以三菱plc為例介紹了模擬量控制，并結(jié)合變頻調(diào)速基本原理及特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了如何通過plc模擬量控制來實(shí)現(xiàn)對變頻器的速度調(diào)節(jié)。 1、引言 近年來可編程序控制器(plc)以及變頻調(diào)速技術(shù)日益發(fā)展，性能價(jià)格比日益提高，并在機(jī)械、冶金、制造、化工、紡織等領(lǐng)域得以普及和應(yīng)用。為滿足溫度、速度、流量等工藝變量的控制要求，常常要對這些模擬量進(jìn)行控制，plc模擬量控制模塊的使用也日益廣泛。 通常情況下，變頻器的速度調(diào)節(jié)可采用鍵盤調(diào)節(jié)或電位器調(diào)節(jié)方式，但是，在速度要求根據(jù)工藝而變化時(shí)，僅利用上述兩種方式則不能滿足生產(chǎn)控制要求，因此，我們須利用plc靈活編程及控制的功能，實(shí)現(xiàn)速度因工藝而變化，從而保證產(chǎn)品的合格率。 2、變頻器簡介 交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n公式為： 式中:f—頻率; p—極對數(shù); s—轉(zhuǎn)差率(0～3%或0～6%)。 由轉(zhuǎn)速公式可見，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時(shí)，可以從基頻向上調(diào)(恒功率調(diào)速)，也可以從基頻向下調(diào)(恒轉(zhuǎn)距調(diào)速)。因此變頻調(diào)速方式，比改變極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s兩個(gè)參數(shù)簡單得多。同時(shí)還具有很好的性價(jià)比、操作方便、機(jī)械特性較硬、靜差率小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此變頻調(diào)速方式擁有廣闊的發(fā)展前景。 3、plc模擬量控制在變頻調(diào)速的應(yīng)用 plc包括許多的特殊功能模塊，而模擬量模塊則是其中的一種。它包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。例如數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊可將一定的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬量(電壓或電流)輸出，這種轉(zhuǎn)換具有較高的精度。 在設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)或?qū)σ粋€(gè)已有的設(shè)備進(jìn)行改造時(shí)，常常會(huì)需要對電機(jī)的速度進(jìn)行控制，利用plc的模擬量控制模塊的輸出來對變頻器實(shí)現(xiàn)速度控制則是一個(gè)經(jīng)濟(jì)而又簡便的方法。 下面以三菱fx2n系列plc為例進(jìn)行說明。同時(shí)選擇fx2n-2da模擬量模塊作為對變頻器進(jìn)行速度控制的控制信號輸出。如圖1所示，控制系統(tǒng)采用具有兩路模擬量輸出的模塊對兩個(gè)變頻器進(jìn)行速度控制。 圖2為變頻器的控制及動(dòng)力部分，這里的變頻器采用三菱s540型，plc的模擬量速度控制信號由變頻器的端子2、5輸入。 3.1系統(tǒng)中plc模擬量控制變頻調(diào)速需要解決的主要問題 （1）模擬量模塊輸出信號的選擇 通過對模擬量模塊連接端子的選擇，可以得到兩種信號，0~10v或0~5v電壓信號以及4~20ma電流信號。這里我們選擇0~5v的電壓信號進(jìn)行控制。 （2）模擬量模塊的增益及偏置調(diào)節(jié) 模塊的增益可設(shè)定為任意值。然而，如果要得到最大12位的分辨率可使用0~4000。如圖3，我們采用0~4000的數(shù)字量對應(yīng)0~5v的電壓輸出。當(dāng)然，我們可對模塊進(jìn)行偏置調(diào)節(jié)，例如數(shù)字量0~4000對應(yīng)4~20ma時(shí)。 （3）模擬量模塊與plc的通訊 對于與fx2n系列plc的連接編程主要包括不同通道數(shù)模轉(zhuǎn)換的執(zhí)行控制，數(shù)字控制量寫入fx2n-2da等等。而最重要的則是對緩沖存儲(chǔ)器(bfm)的設(shè)置。通過對該模塊的認(rèn)識，bfm的定義如附表。 從附表中可以看出起作用的僅僅是bfm的#16、#17，而在程序中所需要做的則是根據(jù)實(shí)際需要給予bfm中的#16和#17賦予合適的值。其中： #16為輸出數(shù)據(jù)當(dāng)前值。 #17:b0:1改變成0時(shí)，通道2的d/a轉(zhuǎn)換開始。 b1:1改變成0時(shí)，通道1的d/a轉(zhuǎn)換開始 （4）控制系統(tǒng)編程 對于上例控制系統(tǒng)的編寫程序如圖4所示。 在程序中： 1)當(dāng)m67、m68常閉觸點(diǎn)以及y002常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，通道1數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換開始執(zhí)行;當(dāng)m62、m557常閉觸點(diǎn)以及y003常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，通道2數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換開始執(zhí)行。 2)通道1 將保存第一個(gè)數(shù)字速度信號的d998賦予輔助繼電器(m400~m415); 將數(shù)字速度信號的低8位(m400~m407)賦予bfm的16#; 使bfm#17的b2=1; 使bfm#17的b2由1→0，保持低8位數(shù)據(jù); 將數(shù)字速度信號的高4位賦予bfm的16#; 使bfm#17的b1=1; 使bfm#17的b1由1→0，執(zhí)行通道1的速度信號d/a轉(zhuǎn)換。 3)通道2 將保存第二個(gè)數(shù)字速度信號的d988賦予輔助繼電器(m300~m315); 將數(shù)字速度信號的低8位(m300~m307)賦予bfm的16#; 使bfm#17的b2=1; 使bfm#17的b2由1→0，保持低8位數(shù)據(jù); 將數(shù)字速度信號的高4位賦予bfm的16#; 使bfm#17的b0=1; 使bfm#17的