模擬量控制在變頻調速的應用

能源員

模擬量控制在變頻調速的應用
% U( q! I0 G+ y1 e  ?1,、引言
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近年來可編程序控制器(PLC)以及變頻調速技術日益發(fā)展，性能價格比日益提高,，并在機械,、冶金、制造,、化工,、紡織等領域得以普及和應用。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行控制,，PLC模擬量控制模塊的使用也日益廣泛,。
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通常情況下，變頻器的速度調節(jié)可采用鍵盤調節(jié)或電位器調節(jié)方式,，但是,，在速度要求根據(jù)工藝而變化時，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

交流電動機的轉速M公式為：
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" h- F+ ^4 |# q$ x4 d6 n. ~式中:f—頻率;

p—極對數(shù);
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+ y/ c* T5 s; M( ?s—轉差率(0～3%或0～6%)。
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' N4 V6 ]6 E3 o6 W由轉速公式可見,，改變三相異步電動機電源頻率,，可以改變旋轉磁通勢的同步轉速，達到調速的目的,。額定頻率稱為基頻,，變頻調速時，可以從基頻向上調(恒功率調速),，也可以從基頻向下調(恒轉距調速),。因此變頻調速方式，比改變極對數(shù)p和轉差率s兩個參數(shù)簡單得多,。同時還具有很好的性價比,、操作方便、機械特性較硬,、靜差率小,、轉速穩(wěn)定性好、調速范圍廣等優(yōu)點,，因此變頻調速方式擁有廣闊的發(fā)展前景,。

: @% W; o9 A3 ^; `7 U2 |, }* f9 B3、PLC模擬量控制在變頻調速的應用

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)模轉換模塊和模數(shù)轉換模塊。例如數(shù)模轉換模塊可將一定的數(shù)字量轉換成對應的模擬量(電壓或電流)輸出,，這種轉換具有較高的精度,。
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在設計一個控制系統(tǒng)或對一個已有的設備進行改造時，常常會需要對電機的速度進行控制,，利用PLC的模擬量控制模塊的輸出來對變頻器實現(xiàn)速度控制則是一個經(jīng)濟而又簡便的方法,。
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下面以三菱FX2N系列PLC為例進行說明。同時選擇FX2N-2DA模擬量模塊作為對變頻器進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變頻器進行速度控制。

7 m% E% |1 t. j  k, f/ D8 z  }8 G! E圖2為變頻器的控制及動力部分,，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。

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3.1系統(tǒng)中PLC模擬量控制變頻調速需要解決的主要問題

3 s+ F- `0 ], C  B( [9 N- {  F% c（1）模擬量模塊輸出信號的選擇

0 T' U# _6 p1 Q) X5 D" C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的電壓信號進行控制,。

; H0 s0 }+ ~( v; S9 I0 {& r9 t（2）模擬量模塊的增益及偏置調節(jié)

& _: y5 }1 o/ n模塊的增益可設定為任意值,。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0~5V的電壓輸出。當然,，我們可對模塊進行偏置調節(jié),，例如數(shù)字量0~4000對應4~20mA時。

: W4 L1 j+ [( _6 F+ m* ~, g（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器(BFM)的設置。通過對該模塊的認識,，BFM的定義如附表,。

附表BFM的定義
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4 j/ {6 D# Q) P2 R( R7 T' D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)當前值,。
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#17:b0:1改變成0時,，通道2的D/A轉換開始。
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b1:1改變成0時,，通道1的D/A轉換開始

* j# M- ~$ {" \, q4 \* T' S# g（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：
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1)當M67、M68常閉觸點以及Y002常開觸點閉合時,，通道1數(shù)字到模擬的轉換開始執(zhí)行;當M62,、M557常閉觸點以及Y003常開觸點閉合時，通道2數(shù)字到模擬的轉換開始執(zhí)行,。

5 g! k" O1 q1 d7 Q* O5 y" d2)通道1
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將保存第一個數(shù)字速度信號的D998賦予輔助繼電器(M400~M415);
3 Y$ {7 {4 J1 @  ^- Y) r9 t
% x* d0 ~, c, C將數(shù)字速度信號的低8位(M400~M407)賦予BFM的16#;
" Y7 {3 R/ N/ o8 t3 ]% c: b
* W- u6 E( O- Z( g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#;
6 f7 {! z% D; {9 {& ]) v; U% X% W
使BFM#17的b1=1;

5 ^( \" n2 l$ O使BFM#17的b1由1→0，執(zhí)行通道1的速度信號D/A轉換,。

7 g$ ^+ V" P/ ?9 p3)通道2
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將保存第二個數(shù)字速度信號的D988賦予輔助繼電器(M300~M315);

2 \8 [1 L" r" M, S8 S將數(shù)字速度信號的低8位(M300~M307)賦予BFM的16#;
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& G. k( _; S& d( H9 _9 E7 s, t使BFM#17的b2=1;

$ j6 F; m0 H4 f1 i7 @/ k使BFM#17的b2由1→0,，保持低8位數(shù)據(jù);
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將數(shù)字速度信號的高4位賦予BFM的16#;

使BFM#17的b0=1;
% p# W! }9 g/ I
* q4 ?, r! d# U; X# B1 J使BFM#17的b0由1→0，執(zhí)行通道2的速度信號D/A轉換,。

+ j( J0 W5 B  L8 i5 \" N4)程序中的K0為該數(shù)模轉換模塊的位置地址,，在本控制系統(tǒng)中只用了一塊模塊,，因此為K0，假如由于工藝要求控制系統(tǒng)還要再增加一塊模塊,，則新增模塊在編程時只要將K0改為K1即可,。
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（5）變頻器主要參數(shù)的設置
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8 v, N& @: b5 X; p根據(jù)控制要求，設置變頻器的運行模式為外部運行模式,，運行頻率為外部運行頻率設定方式,，Pr.79=2;模擬頻率輸入電壓信號為0~5V，所以,，Pr.73=0;其余參數(shù)根據(jù)電機功率,、額定電壓、負載等情況進行設定,。

( Q) u( g6 b' |; N; b0 Z+ P4 Q3.2注意事項

0 x" I& J7 c( A3 r5 g- G3 e(1)FX2N-2DA采用電壓輸出時,，應將IOUT與COM短路;
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(2)速度控制信號應選用屏蔽線，配線安裝時應與動力線分開,。
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8 {' r' n3 n! i! U6 Y( f+ j) h+ ~4,、結束語
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上述控制在實際使用過程中運行良好，很好的將PLC易于編程與變頻器結合起來,，當然不同的可編程序控制器的編程和硬件配置方法也不同,，比如羅克韋爾PLC在增加D/A模塊時，只要在編程環(huán)境下的硬件配置中添加該模塊即可,�,？傊�，充分利用PLC模擬量輸出功能可以控制變頻器從而控制設備的速度,，滿足生產(chǎn)的需要,。