模擬量控制在變頻調(diào)速的應用

能源員

模擬量控制在變頻調(diào)速的應用
1,、引言
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6 M% b2 }+ R2 Y+ y: @' w2 j% h( ]近年來可編程序控制器(PLC)以及變頻調(diào)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,。

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，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,。
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/ ~4 d) M3 P6 r5 J& _7 `2、變頻器簡介

交流電動機的轉(zhuǎn)速M公式為：

式中:f—頻率;

$ v+ c; l( j/ g1 [6 U  N% Cp—極對數(shù);

+ W7 }5 f" p2 Y- B8 Rs—轉(zhuǎn)差率(0～3%或0～6%),。

由轉(zhuǎn)速公式可見,，改變?nèi)�相異步電動機電源頻率,，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢的同步轉(zhuǎn)速,，達到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻,，變頻調(diào)速時,，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(zhuǎn)速穩(wěn)定性好,、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點，因此變頻調(diào)速方式擁有廣闊的發(fā)展前景,。
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4 Z! j9 }/ v% q) ]3,、PLC模擬量控制在變頻調(diào)速的應用
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! N( C# Y! i( j! \( I4 f' x4 pPLC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)換成對應的模擬量(電壓或電流)輸出，這種轉(zhuǎn)換具有較高的精度,。

+ D  v8 a( z1 W- {在設計一個控制系統(tǒng)或?qū)σ粋�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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0 I5 s) Z# b4 [; f+ F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,。

, x7 U$ K  L% t  }$ B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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' W" I2 S& M# N( ]0 T  d3.1系統(tǒng)中PLC模擬量控制變頻調(diào)速需要解決的主要問題
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4 y6 V0 A' w4 M（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的電壓信號進行控制。

) y9 ]; Z' _. D! U（2）模擬量模塊的增益及偏置調(diào)節(jié)
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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(diào)節(jié),，例如數(shù)字量0~4000對應4~20mA時,。
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2 v: _7 |: n$ Q* c+ w1 J5 ]1 T$ {（3）模擬量模塊與PLC的通訊
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, j& j0 A, W4 p* ?- y7 D* J. U; s3 [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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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(zhuǎn)換開始,。

b1:1改變成0時,，通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始

; Q( K: E" Y; Q（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。
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3 N. w" i& C# y0 s  x" H/ C在程序中：
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8 x# ]3 `1 E7 Z% E8 ~* s8 Q8 K) Z1)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換開始執(zhí)行,。

2)通道1
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0 N. a" J$ }4 u$ y9 e將保存第一個數(shù)字速度信號的D998賦予輔助繼電器(M400~M415);
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3 c. Z" F( e1 E. L1 Q0 l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;
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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;

! p* J: B/ s1 a# T. o) A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
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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);
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將數(shù)字速度信號的低8位(M300~M307)賦予BFM的16#;
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7 R' S: n" p7 i; t0 q使BFM#17的b2=1;
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1 p# V- d7 y  y/ \# F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b0由1→0，執(zhí)行通道2的速度信號D/A轉(zhuǎn)換,。
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4 c+ ?5 a) @) p1 I8 u4)程序中的K0為該數(shù)模轉(zhuǎn)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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% i/ s5 @" v/ [（5）變頻器主要參數(shù)的設置
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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,。
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3.2注意事項

9 [) E& C) ]. d- j(1)FX2N-2DA采用電壓輸出時，應將IOUT與COM短路;

(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,。

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,。