基于PLC模拟量的变频器闭环调速控制

漳州师范学院

课

程

设

计

报

告

课题名称：PLC的变频闭环调速及其应用

姓名：林铭泰

学号:070505116

班级：07电气1班

指导老师：洪清辉

2010-06-20

1 引言 (3)

2 系统设计 (3)

2.1 设计目的 (3)

2.2 设计要求 (3)

2.3 硬件接线图 (6)

3 各硬件模块简介 (6)

3.1 变频器 (6)

3.1.1 变频器主要功能 (6)

3.1.2 变频器平面图 (7)

4 软件设计 (8)

4.1 A/D输入模块程序 (8)

4.2 D/A输出模块程序 (8)

4.3 偏移参数设定 (8)

5 系统测试 (8)

5.1 测试方法 (8)

5.2 测试中遇到的问题 (9)

6 应用扩展 (10)

基于PLC在矿井提升机中的调速控制系统 (10)

6.1 控制要求 (10)

6.2 本设计控制结构 (10)

6.3 设计说明 (11)

7 结束语 (12)

8 参考文献 (12)

9 附录 (13)

1 引言

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。目前,许多变频调速装置属于开环控制方式,不能满足有较高精度的控制要求。为提高开环变频调速器控制精度,本系统采用有编码器速度检测的、由高性能FX2NPLC 调节控制的闭环系统。

2 系统设计

2.1 设计目的

1．利用可编程控制器及其模拟量模块，通过对变频器的控制，实现电机的闭环调速。

2．了解可编程控制器在实际工厂生产中的应用及可编程控制器的编程方法。

2.2 设计要求

电机的实际转速在较快的时间内接近给定目标转速，并且能够稳定运行。当改变给定速度时，电机能快速响应达到接近给定值。

系统简介

1.1FXON一3A简介

可编程控制器(PLC)原是为了开关量的控制而设计的。但是，在一个复杂的控制系统中，控制任务多种多样，而且随着电子技术的发展，新型过程控制计算机的不断涌现，在STD总线计算机、可编程调节器、集散型控制系统的基础上，PLC的模拟量控制越来越得到广泛的应用。模拟量不同于开关量，它在时间上、数值上都是连续变化的。

为了满足模拟量控制系统的控制要求，几乎所有的可编程控制器生产厂家都开发了模拟量控制功能。采取的方法是在软件上为PLC增加功能指令，在硬件上为PLC设计各种各样的模拟量控制模块。不同厂家的可编程控制器，开发了不同的模拟量专用模块，三菱FXON一3A模块就是其中的一种。

FXoN是日本三菱公司设计的产品，该系列是依据FX2系列的固定及可扩展性概念，在软硬件两方面兼备微程序装置所必要的性能、功能。FX ON一3A是可编程控制器的模拟量特殊功能模块。该模块具有2路模拟量输入通道和1路模拟量输出通道。其输入通道数字分辨率为8位，A／D的转换时间为100s，在模拟与数字信号之间采用光电隔离，适用于FX1N、FX2N、FX2NC子系列。在A／D转换中，输入通道接收模拟信号后转换成数字信号；在D ／A转换中，输出通道取数字信号并输出等同的模拟信号。它占用FXON扩展总线的8点输入／输出，8点可定为输入或输出。对于FXON一3A模块，用户可连接电压或电流输入／输出，并有3种信号形式可供选择：0～10 VDC(分辨率为40 mV)，0～5 VDC(分辨率为

20 mV)或4～20 ma(分辨率为64 )。

FXON一3A模块所有数据及参数可通过FXON一3A的软件以FROM／TO指令进行调整。

1.2系统控制基本原理

整个系统由传感器、FX ON一3A模块、可编程控制器、功率驱动、执行元件和控制设备组成，模拟量控制系统框图如图1所示。

图1 PLC的模拟量控制系统框图

线路设计

通过FXON一3A模拟量模块所带电缆可直接与可编程控制器基本单元连接，各模块与基本单元连接时统一编号，从最靠近基本单元的那一个开始顺次编号为0～7。模拟信号和FX ON 一3A模块的连接如图2所示，当选择电流输入时，必须保证端子[VIN]和[IIN]连在一起。但是，选择电流输出时，不能把端子[VOUT]和[IOUT]连在一起

输电流入电路电压输入电路

电流输入电路电流输入电路

寄存器的分配

FXON-3A模块内部有一个寄存器缓冲区，由32个16位的寄存器组成，编号为#BFM0~#BFM31，内容如下：

BFM17:

B0=0 选择通道1 B0=1 选择通道0

B1=0~1 开始A/D转换

B2=1~0 开始D/A转换

A/D，D/A转换

FXON-3A可以选择电流电压输入、输出。并可以选择0~10V，0~5V,4~20mA，3种信号量程。与数字量的对应关系如下:

系统输出电压对应关系输入电压对应关系

1.3系统框图

2.3 硬件接线图

3 各硬件模块简介

3.1 变频器

3.1.1 变频器主要功能

变频器的主要任务是将工频电源转换为频率和幅度可调节的交流到交流的变频器，是当前应用最广的交流调速设备，变频器的功能不是以调速为目的，而是控制某一过程为目的。它有完善的保护功能:变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机不易损坏。