变频器的闭环速度控制功能
变频器速度开环与速度闭环区别
济南创恒科技发展有限公司 变频器速度控制分为速度开环和速度闭环。
速度开环控制为电机轴后无编码器，控制简单，给定速度后变频器会输出一定的频率给电机，电机的转速会根据负载的变换有所波动，并且电机的动态响应和精确度不如闭环系统。
速度闭环控制使用编码器进行实时测速，转矩变化对系统速度扰动影响几乎不记。
具有较好的动态性能和转矩特性，较高的转速精确度。
丹佛斯变频器支持5V 增量差分输入编码器，24V 编码器，旋转变压器，绝对值编码器。
丹佛斯变频器开环和闭环比较：
速度控制范围 ：开环 1：100
闭环 1: 1000
速度控制精度
开环 （4000rpm) 8rpm
闭环 (6000rpm) 0.15rpm
转矩精度
开环 <5%
闭环 1%。
ACS510变频器参数设定
ACS510变频器参数设定1.基本参数设定(1)变频器电源：根据实际使用的电源电压进行设定，包括单相220V和三相380V两种选项。
(2)频率设定：设定驱动电机工作的频率范围，通常为50Hz或60Hz。
(3)过载能力：根据实际情况进行设定，可以根据电机额定功率和负载类型来确定。
(4)过热保护：设定变频器内部温度过高时的保护措施，一般有直接切断输出、降低输出频率等选项。
2.轴控制参数(1)加速时间和减速时间：设定电机启动和停止的加速和减速时间，以确保电机工作的平稳性。
(2)停机方式：设定电机停止后的停机方式，可以设置为自由停机、刹车停机等不同选项。
(3)速度闭环控制：根据实际需求进行设定，可以选择开启/关闭速度闭环控制功能。
(4)轴控制模式：根据实际情况选择定速、快速定位、慢速定位等不同的轴控制模式。
3.输出相关设定(1)输出频率范围：根据实际需求设定电机的输出频率范围，以满足不同工况的要求。
(2)输出电压：根据实际需求调整输出电压的大小，以保证电机的正常运行。
(3)输出限制：根据电机的额定功率和负载情况，设置输出功率的限制，防止超载运行。
4.控制信号设定(1)开关信号设定：设定外部控制信号的类型和对应的功能，如启动、停止、正转、反转等。
(2)键盘设定：根据实际需要，设置键盘上不同按键的功能，如清零、复位、运行/停止等。
5.报警保护设定(1)欠压保护：设定变频器电源欠压时的保护方案，一般有保持工作、降低输出频率等选项。
(2)过压保护：设定变频器电源过压时的保护措施，可以选择直接切断输出等方式。
(3)短路保护：根据电机的额定功率和负载情况，设置短路保护的阈值，以保护电机和变频器的安全运行。
以上是ACS510变频器参数设定的一些基本内容，用户在进行参数设定时，应根据实际情况进行调整，以保证电机和变频器的正常运行。
同时，还应注意变频器的使用和维护，定期检查设备的工作状态，确保其性能和可靠性。
PLC实现的闭环调速控制系统
【摘要】随着电力电子技术及控制技术的发展，使得交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用。
由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。
组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。
经过研究分析确定在本系统中采用通用变频器MM420，对电机进行转速调节，实现了能源的充分利用和生产的需要。
此变频器的FS型加减速功能和转矩提升功能，能很好的解决转速之间的切换。
系统中PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。
基于S7—200 PLC的编程软件STEP 7，采用模块化的程序设计方法，减少了软件的开发和维护。
利用组态软件良好的人机界面和通信能力，使工作人员可以在中央控制室的PC机上就可以方便的浏览现场的工业流程、实现变频器的参数设置、故障诊断及电机的启动和停止。
本文综述了组态软件、PLC技术、变频调速技术的概况。
分析了PLC的基本原理，变频调速的基本原理、变频器的结构及其控制算法等变频调速技术。
关键词： PLC、、变频调速、PID调节Abstract:With the development of electric power and electronic technology and control technology,AC frequency conversion velocity modulation technology is widely used in theindustry motor dragging fields.Because of the characteristics with powerful function,easy operation and high dependability,PLC is usually used for the field of data gathering andequipment control.Configuration software technology is one software platform tool that with custom-made function,friendly human-machine windows,which can be developed on the PC machine,used the PLC to intelligently control the automatic equipment．Through the rigorouse research and analysis,this system adjusts general transducer KASUGA+Mini MM420 to control the speed of motor,consequently actualizes the full use ofenergy and the need of production．The transducer’s functions of adding or decreasing speedin S form and promoting torque can solve the adjustment of speeds well．In this system，PLC is used to collect data and control equipments such as electromotor and transducer.Based on S7-200 PLC’s programming software STEP 7.which adopts the modularization method inprogramming design,can reduce the software exploitation and maintenance.By the virtue of HMI with nice configuration software and strong communication ability,the staff can conveniently browse the industry flowFig on the locale,set the parameter of the transducer,diagnose the fault,and start or stop the electromotor on the PC machine in the control-centerr00m．This paper summarizes the configurationsoftware technology,PLC technology and AC frequency conversion for speed adjustment technology．Key words:PLC,cold-rocold rolling mill,Frequency conversion velocity modulation,PID regulator目录1 绪论................................................................................................................................................. - 1 -2 S7-200 PLC的构成........................................................................................................................ - 2 -2.1S7-200CPU224型PLC的结构 (2)2.2CPU224型PLC的技术参数 (4)2.3S7-200PLC的构成 (5)2.4PLC的工作原理 (13)3 系统硬件选择............................................................................................................................... - 16 -3.1西门子S7-200型PLC (16)3.2EM235模拟量模块 (16)3.3M ICRO M ASTER420变频器 (18)3.4PID调节原理 (19)4 PLC编程设计................................................................................................................................ - 20 -4.1梯形图 (20)4.2语句表 (24)4.3功能块图 (26)结束语 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论随着变频调速技术的应用日益广泛,应用水平的不断提高,对变频调速控制系统的精度要求也越来越高。
变频器闭环控制原理
变频器闭环控制原理
变频器闭环控制原理是指通过监测被控对象的输出信号，并与期望信号进行比较，反馈控制系统通过调节被控对象输入信号的频率和电压等参数，使系统输出信号跟随期望信号，从而实现精确控制的过程。
闭环控制系统由以下几个基本组成部分组成：传感器、控制器、执行器和被控对象。
传感器用于检测被控对象的输出信号，获取实时反馈信息。
控制器根据反馈信号与期望信号之间的差异来计算控制信号，控制执行器的输出。
执行器通过改变输入信号的频率和电压等参数，对被控对象施加控制力。
被控对象是需要被控制的目标，例如变频器驱动的电机。
在闭环控制中，控制器需要根据反馈信号调整输出信号，以接近期望信号。
具体的控制算法可以采用比例积分微分（PID）
控制器或其他高级控制算法。
闭环控制的基本原理是负反馈控制，即通过比较输出信号和期望信号的差异，产生错误信号，并根据错误信号来调整控制输出，使输出信号趋近期望信号。
通过负反馈机制，闭环控制系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。
通过闭环控制，变频器可以实现对电机的精确控制，例如控制电机的转速、转矩等参数。
闭环控制可以提高系统的响应速度和精度，适用于对控制要求较高的应用场景，例如工业自动化、交通运输等领域。
MD330恒线速度控制模式收卷典型应用
MD330恒线恒线速度控制模式速度控制模式速度控制模式收收卷典型应用一. 闭环速度闭环速度控制控制控制模式简介模式简介MD330参数设置及调试需要《MD330张力控制专用变频器用户手册》与《MD320用户手册》结合使用。
前者仅介绍与卷曲张力控制有关的部分，其他的基本功能请参考后者来设置。
当张力控制模式选为无效（FH-00＝0）时，变频器的功能与MD320完全相同。
MD330用于卷曲控制，可以自动计算卷径，在卷径变化时仍能够获得恒张力效果。
在没有卷径变化的场合实现恒转矩控制，建议使用MD320或MD380变频器。
选用张力控制模式后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，F0组中频率源的选择将不起作用。
恒线速度恒线速度控制模式控制模式控制模式收收卷典型应用示意图卷典型应用示意图：：该控制模式的原理是通过设定的线速度和当前卷径来控制变频器的输出频率，即ω=V/R ，实时计算卷径R ，根据R 的变化来调节角速度ω（输出频率f = ω /2π），从而使得线速度V 恒定。
速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F 控制三种方式中的任何一种。
卷径计算有两种方法，一种是通过线速度计算，另一种是通过厚度累计计算。
其中，通过线速度计算时，须注意区分设定线速度与实际线速度，卷径计算需要的是实际的线速度，而非设定的线速度。
同时，线速度设定源（FH-58）与实际线速度检测反馈源（FH-27）不能雷同。
这种模式下，张力设定部分无效。
与恒线恒线速度模式有关的功能模块速度模式有关的功能模块速度模式有关的功能模块：：1、卷径计算部分：计算实际卷径。
变频器获取实际线速度信号计算当前卷径，以调整输出频率，达到线速度恒定。
或者通过百度累计计算的方法来计算实际卷径。
2、线速度输入部分：仅当通过线速度计算卷径时需要。
3、厚度累计计算卷径部分：仅当卷径计算方法选择通过厚度累计计算时需要。
恒线恒线速度控制模式机械传动比设计需注意的问题速度控制模式机械传动比设计需注意的问题速度控制模式机械传动比设计需注意的问题：：速度控制模式下机械传动比对变频器输出频率的影响：设机械传动比＝电机转速/卷轴转速＝K ：1 ，卷径为R （单位：m ），系统线速度为V （单位：m/min ）.那么换算到电机轴的转速为：RKVn π2=；变频器输出频率为：)1(120)1(60s R pKVs pn f −=−=π（式中p 为电机极对数，s 为转差率）由此可见，当系统工作在一定线速度时,由于收卷直径的不断增大，输出频率肯定是随着卷径的增大而减小的，甚至有可能减到0的时候，至于能否、何时减到0，则由上式决定。
变频器的参数设置与应用
变频器的参数设置与应用变频器是一种能够将交流电源转换为可控制输出电压和频率的电子设备。
它通过改变输入电压的变化频率来改变电动机的转速，从而实现对电动机的调速控制。
变频器具有广泛的应用领域，如机械设备、电力系统、楼宇自动化等。
本文将介绍变频器的参数设置及其应用。
一、变频器的参数设置1.电源电压：变频器需要根据实际情况来设置电源电压，通常是根据输入电压的标称值设置。
输入电压过高或过低都会影响变频器的正常运行，并可能损坏设备。
2.额定频率：变频器的额定频率是指电机正常运行时的工作频率，通常为50Hz或60Hz，根据不同地区和应用需求有所不同。
3.额定转速：额定转速是指电动机在额定频率下的转速，也称为基准转速。
在设备开机前需要设定合适的额定转速。
4.变频范围：变频器具有可调的输入频率范围，通常为40Hz至60Hz或50Hz至70Hz。
在设置变频器时要考虑所控制设备的工作要求，确保设定范围能够满足设备的运行需求。
5.输出电压：变频器的输出电压需要根据所控制设备的要求和实际情况来设置。
一般情况下，输出电压应该与输入电压保持一致或略高于输入电压。
6.过载保护：变频器需要具备过载保护功能，以防止设备因过载而损坏。
在设置变频器时，需要根据实际负载要求来调整过载保护值。
7.制动方式：变频器可以有多种制动方式，如机械制动、电压制动、反馈制动等。
在设置变频器时需要根据实际需要选择适合的制动方式。
8.加速时间和减速时间：变频器可以通过调整加速和减速时间来控制设备的启动和停止过程。
一般情况下，加速时间应该适中，以避免设备的突然起动；减速时间也应该适中，以确保设备能够平稳停止。
9.速度闭环：变频器可以通过速度闭环控制来实现对电动机转速的更精准控制。
在设置变频器时需要根据需求来选择是否启用速度闭环控制功能。
二、变频器的应用1.机械设备：变频器广泛应用于各类机械设备，如风机、水泵、输送机、切割机、钻床等。
通过变频器的调速控制功能，可以根据实际需求来调整设备的转速，提高设备运行效率。
MD330闭环速度控制模式收卷典型应用
MD330闭环速度控制模式收卷典型应用一. 闭环速度闭环速度控制控制控制模式简介模式简介MD330参数设置及调试需要《MD330张力控制专用变频器用户手册》与《MD320用户手册》结合使用。
前者仅介绍与卷曲张力控制有关的部分，其他的基本功能请参考后者来设置。
当张力控制模式选为无效（FH-00＝0）时，变频器的功能与MD320完全相同。
MD330用于卷曲控制，可以自动计算卷径，在卷径变化时仍能够获得恒张力效果。
在没有卷径变化的场合实现恒转矩控制，建议使用MD320或MD380变频器。
选用张力控制模式后，变频器的输出频率和转矩由张力控制功能自动产生，F0组中频率源的选择将不起作用。
闭环速度控制模式收卷典型应用示意图闭环速度控制模式收卷典型应用示意图：：闭环是指需要张力（位置）检测反馈信号构成闭环调节，速度控制模式是指变频器根据反馈信号调节输出频率，而达到控制目的，速度模式变频器可工作在无速度传感器矢量控制、有速度传感器矢量控制和V/F 控制三种方式中的任何一种。
该控制模式的原理是通过材料线速度与实际卷径计算一个匹配频率设定值f1，再通过张力（位置）反馈信号进行PID 运算产生一个频率调整值f2，最终频率输出为f=f1+f2。
f1可以基本使收（放）卷辊的线速度与材料线速度基本匹配，然后f2部分只需稍微调整即可满足控制需求，很好地解决了闭环控制中响应快速性和控制稳定性地矛盾。
这种模式下，张力设定部分无效，在FA-00 PID 给定源中设定系统控制的目标值，控制的结果是使张力（位置）的反馈信号稳定在PID 的给定值上。
特别注意，在用位置信号（如张力摆杆、浮动辊）做反馈时，改变设定值（PID 给定）不一定能够改变实际张力的大小，改变张力的大小需要更改机械上的配置如张力摆杆或浮动辊的配重。
与闭环速度模式有关的功能模块与闭环速度模式有关的功能模块：：1、PID 部分：主要在FA 组设定，FH 组中第二组PID 参数可以起到辅助作用。
闭环控制的区别
闭环控制的区别闭环控制的区别Ⅰ——EV2000,TD3300,TD2100㈠、EV2000变频器：实现闭环控制，一般是一台变频器驱动一台电机，并且不支持变频器循环的功能。
380VEV2000UVWPEMP24CCIVRFVCIGNDFWDCOM1-3KRST P外送压力变送器.GND.......QFVRFVCIGND1-3KRST380VQF···UVWPEMFWDCOMPGA/AB/BPG电源X7P24X8PG工作地·····EV2000根据反馈量的不同可以分为模拟闭环和脉冲闭环两种形式。
如上左图和右图是EV2000组成的模拟闭环控制和脉冲反馈闭环控制接线图。
1、模拟反馈控制系统：采用压力变送器作为内置PI的反馈传感器，可以组成模拟反馈控制系统。
如上左图所示，压力给定量用电位器设定以电压形式通过VCI口输入，而压力反馈量以0（4）～20mA电流形式从CCI口输入，给定量和反馈量均通过模拟通道采集，由端子FWD实现闭环运行的起停。
以上系统也可以用于TG（测速发电机）作速度闭环控制。
2、PG闭环速度控制系统：采用外接控制端子X7、X8，配合脉冲编码器（PG）可以组成速度闭环控制系统。
如上右图所示，速度闭环的给定量用电位器以电压形式通过模拟通道VCI设定，而PG闭环的反馈量用脉冲编码器以脉冲形式通过外部端子X7、X8输入，由部端子FWD实现闭环运行的起停。
㈡、TD3300变频器：主要针对张力控制的场合，用于收放卷的比较多，最大的区别就是卷经的计算功能。
㈢、TD2100变频器：主要是供水专用的变频器，不仅可以实现恒压控制，也可以有许多供水专用的功能：比如：定时轮换，变频器循环等等。
主要功能如下：1，有8种供水模式可以选择。
2，6段定时压力可以给定。
3，休眠泵的控制功能。
4，小流量的停机节能控制。
5，定时轮换的控制。
6，消防的控制功能。
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丹佛斯VLT2800系列变频器的闭环速度控制功能
一、概述：
丹佛斯VLT2800系列变频用具有响应时间快、速度控制精度高等特点，通过内部的滑差补偿功能，可以在开环速度控制中将转速误差控制在+/-23rpm之内（4极电机,90～3600rpm）。
假如对转速精度有更高的要求，可以采用速度闭环的方式：通过速度传感器反馈信号与给定信号的比较进行PID运算，控制电机的实际转速。
通过速度闭环控制，VLT2800系列变频器可将转速误差控制在+/-7.5rpm之内（4极电机,30～3600rpm）。
二、实施方法：
将速度传感器安装于电机轴上，通过对实际转速信号的采集达到精确控制转速的目的。
速度传感器一般采用旋转编码器，而旋转编码器根据工作原理、分辨率、电源类型和输出形式的不同又分为很多不同类型，如下表所列。
在此，我们选用增量型、24V电源供电、集电极开路（PNP）输出、分辩率为1024的旋转编码器，按下表方式接线：
一般使用旋转编码器需要判定电机转向和定位控制时需要使用A/B/Z三相信号。
在此，我们仅需要A相信号传感实际转速。
需重新设定的参数见下表（以四极电动机为例，由电位器给定转速信号）：
基于S7-200 PLC USS协议通信的速度闭环定位控制系统设
计
时间：2013-11-20 来源：作者：
可以应用于多个自动化控制系统中，大大节约了项目的开发时间和成本，在实际应用中取得了良好的效果。
0 引言
随着电力电子技术以及控制技术的发展，交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用;可编程控制器PLC作为替代继电器的新型控制装置，简单可靠，操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长且功能强大、容易使用、可靠性高，常常被用于现场数据采集和设备的控制;在此，本次设计就是基于S7-200PLC的USS通信方式的速度闭环定位控制。
将现在应用最广泛的PLC和变频器综合起来通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。
PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程;电机运行到减速值后开始减速;电机运行到设定值后
停止运行并锁定。
因此，该系统必须具备以下三个主体部分：控制运算部分、执行和反馈部分。
控制运算主要由PLC和变频器来完成;执行元件为变频器和电机;反馈部分主要为速度反馈。
S7-200 PLC通过USS协议网络控制Micro-Master MM420变频器，控制电动机的启动、制动停和定位控制，并能够通过PLC读取变频器参数、设置变频器参数。
1.系统设计的总体思路
系统主要由三个部分构成，即可编程逻辑控制器件PLC、变频器和电机。
首先通过设置给定输入给PLC,再通过PLC控制变频器，再经由变频器来控制电机，随后将电机的转速反馈给PLC,经比较后输出给变频器从而实现无静差调速。
构成闭环系统就要把速度信息反馈给输入。
速度的测量可以通过光电编码器和PLC来实现。
速度采集：S7-200具有高速脉冲采集功能，采集频率可以达到30KHz,共有6个高速计数器(HSC0~HSC5)工作模式有12种。
在固定时间间隔内采集脉冲差值，通过计算既可以获得电动机的当前转速。
例如：设采样周期为100ms即是每隔100ms采集脉冲一次，光电开关每转发出8个脉冲，那么就可以得到速度为：
其中Δm为采样周期内接受到的脉冲数。
转速n的单位为r /min.
闭环控制就是将速度信号反馈给PLC,再通过与给定量比较，输出给PID控制部分，从而调节速度使其能达到设定要求。
具体如图1所示。
2.系统硬件接线与变频器的参数设置
西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。
S7-200 CPU的通信端口的规格是RS 485,因此将S7-200的通信端口与驱动装置的RS485端口连接，在RS485网络上实现USS通信无疑是最方便经济的。
系统硬件接线图如图2所示，将MM440的通信端子为P+(29)和N-(30)分别接至S7-200通信口的3号与8号针，以建立S7-200与MM420变频器的USS通信硬件连接。
其中，I0.1为脉冲输入，I0.2为启动开关。
总线连成后，除在上位机进行编程外，还要在变频器上进行各参数设置，主要如表1:
3.软件设计
应用S7-200PLC和变频器通过USS协议网络控制实现速度闭环定位控制。
要求PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程;电机运行到减速值后开始减速;电机运行到设定值后停止运行并锁定。
系统软件程序流程图设计如图3所示。
USS协议对硬件设备要求低，减少了设备之间布线的数量。
无需重新布线就可以改变控制功能。
可通过串行接口设置来修改变频器的参数。
可连续对变频器的特性进行监测和控制。
利用S7-200 CPU组成USS通信的控制网络具有较高的性价比。
西门子S7-200和MicroMaster变频器之间采用通讯协议USS,用户可通过程序调用的方式实现通信，编程的工作量小，是一种费用低使用方便的通讯方式。
本系统USS 协议通信部分程序梯形图如图4所示。
4.结语
本项目运行效果：PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号，经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程;电机运行到减速值后开始减速;电机运行到设定值后停止运行并锁定，实现了速度的闭环定位自动控制。
实践证明：西门子变频器与PLC通过USS协议进行串行通讯，无须购置附件进行系统组态，直接对其组网监控，进行电机闭环调速，是一种低成本、高性能的好途径，这种设计方法具有较大的推广意义。