第9PLC与变频器综合实训.ppt

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1、第9章 PLC与变频器综合实训,9.1 变频器实训,实训课题12 变频器基础实训 实训28 A500系列变频器的基本操作 一、实训目的 （1）了解变频器的基本结构及工作原理； （2）理解变频器各参数的意义； （3）掌握变频器操作面板的基本操作。,二、实训器材 （1）变频器1台（三菱FR-A540）； （2）电动机1台（Y-112-0.55）； （3）电工常用工具1套； （4）导线若干； （5）实训控制台1台。,图9-1 交直交变频器的基本构成,三、基础知识 1变频器的基本构成 2变频器的调速原理 因为三相异步电动机的转速公式为,式中 n0同步转速； f 电源频率，单位为Hz； p 电动机极对数

2、； s 电动机转差率。 从公式可知，改变电源频率即可实现调速。,根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值为 式中 f1电动机定子频率，单位为Hz； N1定子相绕组有效匝数； m每极磁通量，单位为Wb。 从公式可知，对E1和f1进行适当控制即可维持磁通量不变。,因此，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。 3变频器的额定值和频率指标 （1）输入侧的额定值,（2）输出侧的额定值 输出电压UN， 输出电流IN， 输出容量（kVA）SN，SN与UN、IN关系为UNIN 配用电动机容量（kw）PN， 过载能力,（3）频率指标 频

3、率范围， 频率精度， 频率分辨率，,四、实训指导 1变频器的基本参数 （1）输出频率范围（Pr.1、Pr.2、Pr.18），Pr.1为上限频率， （2）多段速度运行（Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24Pr.27），,（3）加减速时间（Pr.7、Pr.8、Pr.20）， （4）电子过电流保护（Pr.9），Pr.9用来设定电子过电流保护的电流值，以防止电动机过热，故一般设定为电动机的额定电流值。,图9-2 七段速度对应的端子,（5）起动频率（Pr.13）， （6）适用负荷选择（Pr.14）， （7）点动运行（Pr.15、Pr.16）， （8）参数写入禁止选择（Pr.77）， （9）操作模式选

4、择（Pr.79），,2变频器的主接线 3变频器的操作面板 FR-A540型变频器一般需通过FR-DU04操作面板或FR-PU04参数单元来操作（总称为PU操作），操作面板外形如图9-4所示，操作面板各按键及各显示符的功能如表9-1、表9-2所示。,图9-3 变频器的主接线,图9-4 操作面板外形图,表9-1,操作面板各按键的功能,表9-2,操作面板各显示符的功能,4变频器的基本操作 （1）PU显示模式，在PU模式下，按MODE键可改变PU显示模式，其操作如图9-5所示。,图9-5 改变PU显示模式的操作,（2）监示模式，在监示模式下，按SET键可改变监示类型，其操作如图9-6所示。,图9-6

5、改变监示类型的操作 说明：1按下标有*1的SET键超过1.5s时，能将当前监示模式改为上电模式。 2按下标有*2的SET键超过1.5s时，能显示包括最近4次的错误。,（3）频率设定模式，在频率设定模式下，可改变设定频率，其操作如图9-7所示（将目前频率60Hz设为50Hz）。,图9-7 改变设定频率的操作,（4）参数设定模式，在参数设定模式下，改变参数号及参数设定值时，可以用 或 键增减来设定，其操作如图9-8所示（将目前Pr.79=2改为Pr.79=1）。,图9-8 参数设定的操作,（5）运行模式，在运行模式下，按 或 键可以改变操作模式，其操作如图9-9所示。,图9-9 改变操作模式的操作

6、,（6）帮助模式，在帮助模式下，按 或 键可以依次显示报警记录、清除报警记录、清除参数、全部清除、用户清除及读软件版本号，其操作如图9-10所示。,图9-10 帮助模式的操作, 报警记录清除的操作如图9-11所示。,图9-11 报警记录清除的操作, 全部清除的操作如图9-12所示。 其他的操作，如报警记录、参数清除、用户清除的操作与上述操作相似。,图9-12 全部清除的操作,五、实训内容 变频器的PU操作。即在频率设定模式下，设定变频器的运行频率；在监示模式下，监示各输出量的情况；在参数设定模式下，改变各相关参数的设定值，观察运行情况的变化。,（1）按图9-3连接好变频器。 （2）按MODE键

7、，在“参数设定模式”下，设Pr.79=1，这时，“PU”灯亮。 （3）按MODE键，在“频率设定模式”下，设F=40Hz。 （4）按MODE键，选择“监示模式”。,（5）按FWD或REV键，电动机正转或反转，监示各输出量，按STOP键，电动机停止。 （6）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定变频器的有关参数。 Pr.1=50Hz Pr.2=0Hz Pr.3=50Hz Pr.7=3s Pr.8=4s Pr.9=1A,（7）分别设变频器的运行频率为35、45、50Hz，运行变频器，观察电动机的运行情况。 （8）单独改变上述一个参数，观察电动机的运行情况有何不同。,（9）按MODE键，回到“运行

8、模式”，再按“ ”键，切换到“点动模式”，此时显示“JOG”，运行变频器，观察电动机的点动运行情况。,（10）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定Pr.15=10Hz，Pr.16=3s，按FWD或REV键，观察电动机的运行情况。,（11）按MODE键，在“参数设定模式”下，分别设定Pr.77=0、1、2，在变频器运行和停止状态下改变其参数，是否成功。 六、实训报告,9.2 PLC与变频器的综合实训,实训课题13 变频器多段调速的应用 实训30 三相异步电动机多速运行的综合控制 一、实训目的 （1）了解PLC和变频器综合控制的一般方法； （2）了解变频器外部端子的作用；,（3）熟悉变频器多段

9、调速的参数设置和外部端子的接线； （4）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的多段速度控制。,二、实训器材 （1）变频器1台（三菱FR-A540）； （2）电位器1个（2W/1kW）； （3）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；,（4）手持式编程器（FX-20P）或计算机（已安装GPP软件）1台； （5）电动机1台（Y-112-0.55）； （6）电工常用工具1套；,（7）按钮开关2个； （8）导线若干； （9）实训控制台1台。,三、实训要求 用PLC、变频器设计一个电动机的三速运行的控制系统。其控制要求如下： 按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s

10、转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。,四、软件设计 1设计思路 2变频器的设定参数 （1）上限频率Pr1=50Hz； （2）下限频率Pr2=0Hz； （3）基底频率Pr3=50Hz；,（4）加速时间Pr7=2s； （5）减速时间Pr8=2s； （6）电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流； （7）操作模式选择（组合）Pr79=3；,（8）多段速度设定（1速）Pr4=20Hz； （9）多段速度设定（2速）Pr5=45Hz； （10）多段速度设定（3速）Pr6=30Hz。,3PLC的I/O分配 根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下： X0：停止（复位）

11、按钮， X1：起动按钮； Y0：运行信号（STF）， Y1：1速（RL）， Y2：2速（RM）， Y3：3速（RH）， Y4：复位（RES）。,4控制程序 五、系统接线 根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如9-18所示。,图9-17 电动机多速运行的控制程序状态转移图,图9-18 电动机多速运行的系统接线图,六、系统调试 （1）设定参数， （2）输入程序， （3）PLC模拟调试， （4）空载调试， （5）系统调试，。 七、实训报告,实训课题14 变频器程序运行的应用,实训32 工业洗衣机的综合控制 一、实训目的 （1）进一步掌握PLC与变频器综合控制的思路； （2）能运用步进指令编制较复杂

12、的控制程序；,（ 3）掌握变频器程序运行参数的设置和外部端子的接线； （4）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的程序运行。,二、实训器材 （1）变频器1台（三菱FR-A540）； （2）电位器1个（2W/1kW）； （3）可编程控制器1台（FX2N-48MR）； （4）手持式编程器或计算机1台；,（5）电动机1台（Y-112-0.55）； （6）电工常用工具1套； （7）导线若干； （8）实训控制台1台。,图9-24 工业洗衣机的控制流程,三、实训要求 用PLC、变频器设计一个工业洗衣机的控制系统。其控制要求如下。 工业洗衣机的控制流程如图9-24所示。系统在初始状态时，按起动按钮则开始进

13、水。到达高水位时，停止进水，并开始洗涤正转。洗涤正转15s暂停3s，洗涤反转15s暂停3s（为一个小循环）。,若小循环未满3次，则返回洗涤正转开始下一个小循环；若小循环满3次，则结束小循环开始排水。水位下降到低水位时，开始脱水并继续排水，脱水10s即完成一个大循环。,若大循环未满3次，则返回进水进入下一次大循环；若完成3次大循环，则进行洗完报警，报警10s后结束全部过程，自动停机，其实训要求如下：,（1）洗衣机的 洗涤正转15s 暂停3s 洗涤反转15s 暂停3s，要求使用FR-A540变频器的程序运行功能实现。 （2）用变频器驱动电动机，洗涤和脱水时的变频器输出频率为50Hz，其加减速时间根

14、据实际情况设定。,（3）实训时PLC控制的执行机构（如电磁阀）用指示灯代替。 四、软件设计 1设计思路 2程序运行功能,表9-7,Pr200的功能,Pr201Pr230为程序运行参数，每十个参数为一组，即Pr201Pr210为第一组，Pr211Pr220为第二组，Pr221Pr230为第三组。每个参数必须设定旋转方向（0表示停止，1表示正转，2表示反转）、运行频率（0400，9999）、开始时间（0099：0059）。Pr231用来设定开始程序运行的基准时钟，其设定范围如表9-7所示。,变频器程序运行时，除设定上述参数外，还必须通过变频器的控制端子来控制。如RH用于选择第一组程序运行参数，RM

15、用于选择第二组程序运行参数，RL用于选择第三组程序运行参数；STR用于复位基准时钟，即基准时钟置0；STF用于选择程序运行开始信号。,若设定Pr76=3，则SU为所选择的程序运行组运行完成时输出信号；IPF为第三组运行时输出信号；OL为第二组运行时输出信号；FU为第一组运行时输出信号。,3变频器的设定参数 根据控制要求，变频器的具体设定参数如下： （1）上限频率Pr1=50Hz； （2）下限频率Pr2=0Hz； （3）基底频率Pr3=50Hz；,（4）加速时间Pr7=3s； （5）减速时间Pr8=3s； （6）电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流； （7）操作模式选择（程序运行）Pr79=5

16、；,（8）Pr200=2（选择min/s为时间单位，基准时间监视）； （9）Pr201=1（正转），50（运行频率），0：00（0min0s开始正转运行）； （10）Pr202=0（停止），00（运行频率），0：12（0min12s开始停）； （11）Pr203=2（反转），50（运行频率），0：18（0min18s开始反转运行）；,（12）Pr204=0（停止），00（运行频率），0：30（0min30s开始停）； （13）Pr211=1（正转），50（运行频率），0：00（0min0s开始正转运行）； （14）Pr212=0（停止），00（运行频率），0：7（0min7s开始停）。,4PL

17、C的I/O分配 根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下。 X0：起动按钮， X1：停止， X2：高水位， X3：低水位；,Y0：进水电磁阀， Y1：排水电磁阀， Y2：脱水电磁阀， Y3：报警指示， Y4：STF（变频器运行），Y5：RH（选择第一组程序），Y6：RM（选择第二组程序）。,5控制程序 五、系统接线 根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如9-26所示。 六、系统调试 七、实训报告,图9-25 工业洗衣机的控制程序状态转移图,图9-26 恒压供水系统的控制电路接线图,实训课题15 PLC与变频器在电梯上 的综合应用,实训34 PLC与变频器在三层电

18、梯中的综合控制 一、实训目的 （1）了解电梯的基本结构及控制要求；,（2）熟悉PLC、变频器综合控制的有关参数的确定和设置； （3）能应用基本逻辑指令编制复杂的控制程序； （4）能设计PLC、变频器和外部设备的电气原理图。,二、实训器材 可用一台成套的“三层微型教学电梯”，也可用下列设备及材料（括号内所列设备及材料仅供参考），具体操作时，可根据实际情况进行选择。,（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）； （2）变频器1台（FR-A540-1.5k）； （3）三层电梯1台（三层电梯显示模块）； （4）三相笼型异步电动机1台（Y-112-0.55）；,（5）七段数码管（共阴极）； （6）可调

19、电阻1个（1kW 1/2w）； （7）实训控制台1个；,（8）电工常用工具1套； （9）连接导线若干。,三、实训要求 用PLC、变频器设计一个三层电梯的控制系统。其控制要求如下： （1）电梯停在一层或二层时，按3AX（三楼下呼）则电梯上行至3LS停止； （2）电梯停在三层或二层时，按1AS（一楼上呼）则电梯下行至1LS停止；,（3）电梯停在一层时，按2AS（二楼上呼）或2AX（二楼下呼）则电梯上行至2LS停止； （4）电梯停在三层时，按2AS或2AX则电梯下行至2LS停止； （5）电梯停在一层时，按2AS、3AX则电梯上行至2LS停止t秒，然后继续自动上行至3LS停止；,（6）电梯停在一层时，

20、先按2AX，后按3AX（若先按3AX，后按2AX，则2AX为反向呼梯无效），则电梯上行至3LS停止t秒，然后自动下行至2LS停止； （7）电梯停在三层时，按2AX、1AS则电梯运行至2LS停t秒，然后继续自动下行至1LS停止；,（8）电梯停在三层时，先按2AS，后按1AS（若先按1AS，后按2AS，则2AS为反向呼梯无效），则电梯下行至1LS停t秒，然后自动上行至2LS停止； （9）电梯上行途中，下降呼梯无效；电梯下行途中，上行呼梯无效；,（10）轿厢位置要求用七段数码管显示，上行、下行用上下箭头指示灯显示，楼层呼梯用指示灯显示，电梯的上行、下行通过变频器控制电动机的正反转。,图9-29 三层

21、电梯的示意图,四、软件设计 1工作原理 2I/O分配 其I/O设备及分配如表9-8所示。,表9-8,I/O设备及分配表,3控制方案 （1）各楼层单独呼梯控制。其梯形图如图9-30所示。 （2）同时呼梯控制。其梯形图如图9-31所示。 （3）上升、下降运行控制。其梯形图如图9-32所示。,图9-30 各楼层单独呼梯梯形图,图9-31 同时呼梯梯形图,图9-32 上升、下行运行梯形图,（4）轿厢位置显示。轿厢位置用编码和译码指令通过七段数码管来显示，其梯形图如图9-33所示。,图9-33 轿厢位置显示梯形图,（5）电梯控制梯形图。根据以上控制方案的分析，三层电梯的梯形图如图9-34所示。,图9-3

22、4 三层电梯梯形图,4PLC、变频器参数的确定和设置 为使电梯准确平层，增加电梯的舒适感，发挥PLC、变频器的优势，必须设定如下参数（括号内为参考设定值）：,（1）上限频率Pr1（50Hz）； （2）下限频率Pr2（5Hz）； （3）加速时间Pr7（3s）；,（4）减速时间Pr8（4s）； （5）电子过电流保护Pr9（等于电动机额定电流）； （6）起动频率Pr13（0Hz）； （7）适应负荷选择Pr14（2）；,（8）点动频率Pr15（5Hz）； （9）点动加减速时间Pr16（1s）； （10）加减速基准频率Pr20（50Hz）； （11）操作模式选择Pr79（2）；,（12）PLC定时器T0的定时时间（T0定时时间=t+变频器的制动时间=6s）。 以上参数必须设定，其余参数可默认为出厂设定值，当然，实际运行中的电梯，还必须根据实际情况设定其他参数。五、系统接线 六、系统调试 七、实训报告,图9-35 三层电梯系统接线图,