模塊五PLC與變頻器的綜合應(yīng)用

PLC模擬量信號控制變頻器的調(diào)速控制2PLC開關(guān)量信號控制變頻器的調(diào)速控1PLC通過RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速3【知識目標(biāo)】1.變頻器的常見參數(shù)設(shè)置與接線。2.模擬量輸入輸出模塊的應(yīng)用。3.PLC與變頻器的串行通信?！灸芰δ繕?biāo)】1.能用PLC開關(guān)量控制變頻器實(shí)現(xiàn)多段調(diào)速。2.能用PLC模擬量控制變頻器實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速。3.能通過RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻器調(diào)速。任務(wù)一PLC開關(guān)量信號控制變頻器的調(diào)速控制一、任務(wù)導(dǎo)入有一傳動系統(tǒng)，從原點(diǎn)（SQ4處）啟動，變頻器控制電機(jī)以中速40HZ前進(jìn)30S后，開始高速50HZ行駛，當(dāng)碰撞到行程開關(guān)SQ1時(shí)，開始低速20HZ爬行，低速爬行到終點(diǎn)碰撞到SQ2停車2s后，以高速50HZ后退，高速行駛到碰撞行程開關(guān)SQ3處開始低速20HZ爬行。到達(dá)原點(diǎn)碰撞SQ4停車，停頓2s后自動往返。按下停止按鈕后，結(jié)束自動往返。圖6-1傳動系統(tǒng)示意圖二、知識預(yù)備

（一）變頻器的認(rèn)識（二）變頻器的常見操作模式Pr.79功能0出廠默認(rèn)設(shè)定為0。電源接通時(shí)，為外部操作模式。PU或外部操作可切換。1PU操作模式2外部操作模式3外部/PU組合操作模式14外部/PU組合操作模式25程序運(yùn)行模式6切換模式7外部操作模式(PU操作互鎖)8切換到除外部操作模式以外的模式(運(yùn)行時(shí)禁止)表6-2三菱FR-A540變頻器操作模式的選擇

1.面板PU操作模式按鍵名稱使用說明（MODE）鍵模式選擇鍵，用于選擇操作模式和設(shè)定模式（SET）鍵設(shè)定鍵，用于確定功能和參數(shù)的設(shè)定（上下）鍵用于連續(xù)增減設(shè)定參數(shù)（FWD）鍵正轉(zhuǎn)鍵，用于給定正轉(zhuǎn)指令（REV）鍵反轉(zhuǎn)鍵，用于給定反轉(zhuǎn)指令（STOP/RESET）鍵停止/復(fù)位鍵，用于停止或保護(hù)功能動作復(fù)位2.外部操作模式

外部操作模式通常在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定。也可通過功能與參數(shù)設(shè)定Pr.79=2來實(shí)現(xiàn)。這種模式用外接啟動開關(guān)和頻率設(shè)定電位器來控制變頻器的運(yùn)行。圖6-4外部操作模式3.組合操作模式外部操作模式與控制面板PU組合操作，可按下列兩種方法中的任意一種操作來控制變頻器。（1）啟動信號用外部信號設(shè)定啟動信號用外部信號設(shè)定，采用按扭，繼電器、PLC等指令電器控制正轉(zhuǎn)STF和反轉(zhuǎn)STR。頻率信號由面板PU操作設(shè)定。（2）啟動信號用控制面板PU設(shè)定啟動信號用控制面板PU設(shè)定，采用外部頻率設(shè)定電位器設(shè)定頻率。4.計(jì)算機(jī)通訊模式通過RS485接口電路和通訊電纜可將變頻器的PU接口與PLC、數(shù)字化儀表和計(jì)算機(jī)（稱為上位機(jī)）相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。當(dāng)上位機(jī)的通訊接口為RS232電路時(shí)，應(yīng)加接一個(gè)RS232與RS485的轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)通訊模式可通過功能與參數(shù)設(shè)定Pr.79=6來實(shí)現(xiàn)。（三）變頻器參數(shù)參數(shù)號名稱設(shè)定范圍出廠設(shè)定Pr.1上限頻率0至120Hz120HzPr.2下限頻率0至120Hz0HzPr.3基底頻率0至400Hz50HzPr.4多段速度設(shè)定(高速)0至400Hz60HzPr.5多段速度設(shè)定(中速)0至400Hz30HzPr.6多段速度設(shè)定(低速)0至400Hz10HzPr.7加速時(shí)間0至3600s/0至360s5s/15sPr.8減速時(shí)間0至3600s/0至360s5s/15sPr.9電子過電流保護(hù)0至500A額定輸出電流Pr.24多段速度設(shè)定(速度4)0至400Hz,99999999Pr.25多段速度設(shè)定(速度5)0至400Hz,99999999Pr.26多段速度設(shè)定(速度6)0至400Hz,99999999Pr.27多段速度設(shè)定(速度7)0至400Hz,99999999Pr.232多段速度設(shè)定(速度8)0至400Hz,99999999Pr.233多段速度設(shè)定(速度9)0至400Hz,99999999Pr.234多段速度設(shè)定(速度10)0至400Hz,99999999Pr.235多段速度設(shè)定(速度11)0至400Hz,99999999Pr.236多段速度設(shè)定(速度12)0至400Hz,99999999Pr.237多段速度設(shè)定(速度13)0至400Hz,99999999Pr.238多段速度設(shè)定(速度14)0至400Hz,99999999Pr.239多段速度設(shè)定(速度15)0至400Hz,99999999三、任務(wù)實(shí)施

（一）分配I/O地址.輸入信號：輸出信號：啟動按鈕—X0；工作臺前進(jìn)—Y0；停止按鈕—X5；工作臺后退—Y1；行程開關(guān)SQ1—X1；高速—Y2；行程開關(guān)SQ2—X2；中速—Y3；行程開關(guān)SQ3—X3；低速—Y4。行程開關(guān)SQ4—X4。

（二）接線圖（三）變頻器參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)定值功能Pr.791操作模式為外部模式Pr.72加速時(shí)間為2sPr.83減速時(shí)間為3sPr.910電動機(jī)的額定電流為10APr.450高速段50HzPr.540中速段40HzPr.620低速段20Hz（四）程序設(shè)計(jì)（四）調(diào)試運(yùn)行將如圖6-6所示的程序下載到PLC中，按下啟動按鈕X0，并模擬X1-X4行程開關(guān)位置，觀察Y0-Y4輸出變化，驗(yàn)證程序能否實(shí)現(xiàn)控制要求。四、任務(wù)總結(jié)與思考

（一）任務(wù)總結(jié)1.調(diào)速精度不高本任務(wù)通過Y2、Y3、Y4的分時(shí)得電實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的三檔調(diào)速，調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)，調(diào)速精度不高。2.調(diào)速的局限性本任務(wù)中只有一臺電動機(jī)，用Y0—Y4分別實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)、高速、中速、低速控制。要實(shí)現(xiàn)多臺電動機(jī)的變頻調(diào)速時(shí)，需采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多的PLC，成本較高。因此，該調(diào)速方法在工業(yè)大型生產(chǎn)線上應(yīng)用具有一定的局限性。

（二）任務(wù)思考某一個(gè)控制系統(tǒng)中有3臺電動機(jī)，分別需要實(shí)現(xiàn)三段調(diào)速及正反轉(zhuǎn)控制，試畫出PLC、變頻器和電動機(jī)之間的接線圖，并設(shè)計(jì)程序。五、知識拓展——多檔調(diào)速的參數(shù)設(shè)置圖6-71-15檔速度設(shè)定任務(wù)二PLC模擬量信號控制變頻器的調(diào)速控制一、任務(wù)導(dǎo)入運(yùn)用PLC和FX2N-2DA特殊功能模塊控制變頻器實(shí)現(xiàn)多段調(diào)速，其控制要求如下：分別按下轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1～SA5時(shí)，F(xiàn)X2N-2DA模塊可分別輸出1V、2V、3V、4V、5V的模擬電壓，控制變頻器分別輸出10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、50Hz信號。分別按下SB6和SB7時(shí)，可實(shí)現(xiàn)加減補(bǔ)償控制，補(bǔ)償?shù)姆秶鸀?1～1V，補(bǔ)償精度為0.05V，即每次加減1Hz，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正轉(zhuǎn)速度10Hz～50Hz范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)速度調(diào)節(jié)。1.FROM指令：實(shí)現(xiàn)對特殊模塊緩沖區(qū)BFM指定位的讀取操作。二、知識預(yù)備

（一）特殊功能模塊的讀寫操作指令FROM和TO2.TO指令：由PLC向特殊單元緩沖存儲器BFM寫入數(shù)據(jù)的指令（二）模擬量輸入模塊FX2N-2AD1.簡介FX2N-2AD型模擬量輸入模塊用于將兩路模擬量輸入（電壓輸入和電流輸入）信號轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字量，并通過FROM指令讀入到PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。兩個(gè)模擬輸入通道可接收0～10VDC、0～5VDC或4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號。2.布線在使用中，F(xiàn)X2N-2AD不能將一個(gè)通道作為模擬電壓輸入，而將另一個(gè)作為電流輸入，這是因?yàn)閮蓚€(gè)通道使用相同的偏置值和增益值。對于電流輸入，請短路VIN和IIN。3．緩沖存儲器分配特殊功能模塊內(nèi)部均有數(shù)據(jù)緩沖存儲器BFM，它是FX2N-2AD同PLC基本單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的區(qū)域，由32個(gè)16位的寄存器組成，編號為BFM#0～BFM#31，如表6-8所示。表6-8緩沖存儲器分配BFM編號b15～b8b7～b4b3b2b1b0#0保留輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前值（低8位數(shù)據(jù)）#1保留輸入數(shù)據(jù)的當(dāng)前值（高4位數(shù)據(jù)）#2~#16保留#17保留模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換開始模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換通道#18或更大保留由BFM#17的b0位選擇通道，當(dāng)b0=0時(shí)，選擇CH1；當(dāng)b0=1時(shí)，選擇CH2。BFM#17的b1位由0→1時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換開始，對選定通道中的模擬量信號轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)），其中，低8位存放在BFM#0的b0～b7位上，剩余的高4位數(shù)據(jù)存放在BFM#1的b0～b3位上。4.增益和偏置（1）增益調(diào)整FX2N-2AD的增益調(diào)整特性（2）偏置調(diào)整FX2N-2AD的偏置調(diào)整特性5.程序?qū)嵗ㄈ┠M量輸出模塊FX2N-2DA1.簡介：FX2N-2DA型的模擬量輸出模塊用于將12位的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成兩路模擬量信號輸出（電壓輸出和電流輸出）。電壓輸出時(shí)，兩個(gè)模擬輸出通道輸出信號為0～10VDC，0～5VDC；電流輸出時(shí)為4～20mADC。2.布線當(dāng)電壓輸出存在波動或有大量噪聲時(shí)，在圖中位置處連接0.1～0.47μF25VDC的電容。對于電壓輸出，須將IOUT和COM進(jìn)行短路。3.緩沖存儲器分配BFM編號b15～b8b7～b3b2b1b0#0～#15保留#16保留輸出數(shù)據(jù)的當(dāng)前值（8位數(shù)據(jù)）#17保留D/A低8位數(shù)據(jù)保持通道1的D/A轉(zhuǎn)換開始通道2的D/A轉(zhuǎn)換開始#18或更大保留BFM#16的b0～b7位存放待轉(zhuǎn)換數(shù)字量（12位二進(jìn)制數(shù)）中的低8位數(shù)據(jù)，當(dāng)BFM#17的b2位由1→0時(shí)，保持低8位數(shù)據(jù)，然后才可將剩余的高4位數(shù)據(jù)存入到BFM#16中。BFM#17的b0和b1位控制D/A轉(zhuǎn)換，當(dāng)b0位由1→0時(shí)，通道2開始D/A轉(zhuǎn)換；當(dāng)b1位由1→0時(shí)，通道1開始D/A轉(zhuǎn)換，將12位數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量并輸出。

FX2N--2DA緩沖存儲器（BFM）分配4.增益和偏置（1）增益調(diào)整FX2N-2DA增益調(diào)整特性（2）偏置調(diào)整4.增益和偏置5.程序?qū)嵗?、任?wù)實(shí)施輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X0SB變頻器上電按鈕Y0STF、SD變頻器啟動X1～X5SA1～SA5速度選擇開關(guān)Y4KM接通KMX6SB6加速按鈕Y5HA警鈴X7SB7減速按鈕Y6HL報(bào)警提示X10SB1變頻器啟停按鈕X11A、C報(bào)警信號1.分配I/O地址2.程序設(shè)計(jì)輸入X1X2X3X4X5D0數(shù)字量400800120016002000模擬量1V2V3V4V5V對應(yīng)的頻率10Hz20Hz30Hz40Hz50Hz四、任務(wù)總結(jié)與思考（一）任務(wù)總結(jié)1.調(diào)速精度較高2.多臺電動機(jī)的變頻調(diào)速3.應(yīng)用局限性（二）任務(wù)思考如圖6-19所示，為了提高調(diào)速精度，按下X6或X7時(shí)，控制變頻器加減0.1Hz，如何改造PLC控制程序。五、知識拓展——特殊功能模塊的分類任務(wù)三PLC通過RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速一、任務(wù)導(dǎo)入PLC通過RS485模塊與變頻器通訊，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)和停止運(yùn)行控制，在觸摸屏上可以選定10Hz、50Hz和20Hz三種的運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的速度選擇控制，并能監(jiān)控變頻器的運(yùn)行頻率、電流和電壓。二、知識預(yù)備（一）三菱系列變頻器的RS-485串行通信協(xié)議通信協(xié)議從計(jì)算機(jī)到變頻器的通信格式從變頻器到計(jì)算機(jī)的通信格式（二）數(shù)據(jù)定義信號ASCII碼說明STXH02正文開始（數(shù)據(jù)開始）ETXH03正文結(jié)束（數(shù)據(jù)結(jié)束）ENQH05查尋（通信請求）ACKH06承認(rèn)（沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤）LFH0A換行CRH0D回車NAKH15不承認(rèn)（發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤）控制代碼表字符ASCII碼字符ASCII碼字符ASCII碼字符ASCII碼030H434H838HC43H131H535H939HD44H232H636HA41HE45H333H737HB42HF46H數(shù)字字符ASCII碼表

操作指令指令代碼數(shù)據(jù)內(nèi)容操作指令指令代碼數(shù)據(jù)內(nèi)容正轉(zhuǎn)HFAH02頻率寫入HEDH0000-H2EE0反轉(zhuǎn)HFAH04頻率讀取H6FH0000-H2EE0停止HFAH00電流讀取H70電壓讀取H71三菱FR-A540變頻器部分?jǐn)?shù)據(jù)代碼（三）串行通訊指令RS指令名稱指令編號助記符操作數(shù)S(可變址)mD(可變址)n串行通信FNC80(16)RSDK,H,D0～4096DK,H,D0～4096[S]指定傳送緩沖區(qū)的首地址。m指定傳送信息的長度。[D]指定接收緩沖區(qū)的首地址。n指定接收數(shù)據(jù)的長度，即接收信息的最大長度。位種類說明b0數(shù)據(jù)長度b0=0數(shù)據(jù)長度為7位b0=1數(shù)據(jù)長度為8位b1奇偶校驗(yàn)b2b1=00無奇偶校驗(yàn)b2b1=01奇校驗(yàn)b2b1=11偶校驗(yàn)b2b3停止位b3=0停止位為1位b3=1停止位為2位b41b7b6b5b4波特率（單位：bps）0011300b501006001011200b6011024001114800b71000960000119200b8首端b8=0無b8=1由D8124設(shè)置b9尾端b9=0無b9=1由D8125設(shè)置

b10連接點(diǎn)b10=0無b10=1H/WD8120參數(shù)說明（四）相關(guān)標(biāo)志位1.數(shù)據(jù)發(fā)送請求標(biāo)志M81222.數(shù)據(jù)接收完成標(biāo)志M81233.通訊超時(shí)標(biāo)志M81294.數(shù)據(jù)位數(shù)選擇M8161（五）校驗(yàn)碼指令CCD

（六）16進(jìn)制數(shù)與ASCII碼轉(zhuǎn)換指令1.轉(zhuǎn)換指令A(yù)SCI2.轉(zhuǎn)換指令HEXHEX指令數(shù)據(jù)操作形式三、任務(wù)實(shí)施（一）PLC和變頻器的硬件連接

485-BD與三菱變頻器PU口接線圖

變頻器PU接口（二）設(shè)置變頻器參數(shù)參數(shù)號通信參數(shù)名稱設(shè)定值備注Pr.117變頻器站號0變頻器站號為0Pr.118通信速度96通信波特率為9600bpsPr.119停止位長度117位數(shù)據(jù)/2位停止位Pr.120是否奇偶校驗(yàn)2偶校驗(yàn)Pr.121通信重試次數(shù)9999Pr.122通信檢查時(shí)間間隔9999Pr.123等待時(shí)間設(shè)置1Pr.124CR、LF選擇0無CR，無LFPr.79操作模式6計(jì)算機(jī)通信模式Pr.1上限頻率100Pr.2下限頻率0Pr.7加速時(shí)間2Pr.8減速時(shí)間2（三）分配編程元件編程元件用途編程元件用途M0正轉(zhuǎn)M10讀取頻率M1反轉(zhuǎn)M11讀取電流M2停止M12讀取電壓M3選擇10Hz頻率D200存放選定的頻率值M4選擇50Hz頻率D301顯示變頻器運(yùn)行頻率M5選擇20Hz頻率D310顯示變頻器運(yùn)行電流D320顯示變頻器運(yùn)行電壓編程元件分配表（四）觸摸屏界面設(shè)計(jì)觸摸屏界面（五）程序設(shè)計(jì)四、任務(wù)總結(jié)與思考（一）任務(wù)總結(jié)1.RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)2.RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻