plc控制变频器调速

基

于

PLC

控

制

变

频

器

调

速

实

验

报

告

电控学院

电气

实训目的：本次实验针对电气工程及其自动化专业。通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。学生实验应做到以下几点：

1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

实训主要器件：欧姆龙CPM2AH-40CDR可编程控制器（PLC），欧瑞F1000-G系列变频器，三相异步电机

第一部分采样

转速的采样采用的是欧姆龙的光电编码器，结合PLC的高速计数器端子，实现高精度的采样。。

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1还是0；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1还是0，通过1和0的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

欧姆龙（OMRON）编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光

电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

欧姆龙光电编码器的内部由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5~10000线（本次采用的是360线）。

CPM2AH内置高速计数器是一个基于对CPU单元的内置点00000～00002输入的计数器。高速计数器本身有一个点，它可以依据模式设置提供一个递增/递减计数器或一

个仅递增的计数器。CPM2A/CPM2C的CPU单元有一个可用于高速计数器的内置通道，它能以20KHz的最大频率进行计数输入。使用此通道并结合中断功能，可以在不偏离循环时间条件下执行目标值比较控制或区间比较控制。输入模式及复位介绍如图1所示。

图1 高速计数器输入模式

器件原理图：

1、光电编码器

COM

01

03

0002

04

0CH

2、变频器

2.2K

0~20mA

模

拟量输入

三相输入380VAC 50/60Hz

输出2：4~20mA

输出1：0~10V 12

通讯RS-485

高速计数器的使用流程如图2所示

图2 高速级数器的操作实例

手册上高速计数器PC设置个位的定义如图3所示，根据本次设计高速计数器输入采样增/减脉冲输入模式，并采用软件复位，因此在DM6642中写入0112。

图3 DM6642各位定义

经过实验测得，实训要求的三段频率和高速计数器的数值范围对应关系如表1所示

表1 频率与高速计数器数值对应表

频率（Hz）高速计数器对应值（BCD值）

25 430-500

45 772-830

25 420-478

第二部分控制部分

一、速度控制：

1 2

3

4

5

6

7

1、3段加速，

2、4、6匀速（2、6段匀速频率为25hz ，4段匀速频率为45hz ，），5、7减速。

在电机学中，我们知道三相异步电机的转速由以下公式决定

)

1(60s P f

n -=

从上式可见，改变供电频率f 、电动机的极对数p 及转差率s 均可太到改变转速的目的。本次实训是使用变频器来调速。变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。 其特点：

效率高，调速过程中没有附加损耗； 应用范围广，可用于笼型异步电动机； 调速范围大，特性硬，精度高； 技术复杂，造价高，维护检修困难。

本次采用欧瑞传动电气有限公司的F1000-G 系列变频器的功率回路端子如下图4所示。

图4 功率回路端子

各端子定义如图5所示

图5 功率回路端子说明