變頻器多速控制研究

王彥彥 徐長春

摘要：本設計主要研究變頻器的在運行速度方面的控制，以及如何用PLC來對他進行遠程操控。目前我們以西門子變頻器V20和西門子PLC200為例來研究并實現。

關鍵詞：PLC、變頻器、速度、控制

1.1.課題的來源和目的

社會在不斷的發展，產業結構逐漸由勞動密集型轉化為技術密集型。PLC和變頻器的出現是發展的必然。所以我們作為電氣技術人員，需要深入研究和使用PLC、變頻器，讓他們來更好的發揮他們在生產中的作用。

1.2.應用平臺

1.2.1.PLC編程平臺簡介

PLC其實是一種工業類型的計算機，其基本構成為：電源，中央處理單元（CPU），存儲器， 輸入輸出接口電路，功能模塊如計數、定位等功能模塊，通信模塊。

PLC的工作原理：工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

1.2.2變頻器簡介

變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。

工作原理：變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。

第二章 控制方案設計

2.1 設計方案

本設計研究選擇臺達變頻器VFD007E43A和西門子PLC 6ES72142BD230XB8。當按下按鈕1SB時，則主電路接觸器接通，之后變頻器以基本頻率運行。2SB是多段速運行控制，在PLC中邏輯控制輸出多段速指令1、2、3、4。每隔1分鐘變換一次頻率。之后在試驗另一種變換速度的方法：在變頻器上接一個電位器，來隨時變換變頻器的頻率大小。

2.2 輸入/輸出元件及控制功能

輸入輸出口定義

I0.0：多段速運行控制

Q0.0：多段速指令1

Q0.1：多段速指令2

Q0.2：多段速指令3

Q0.3：多段速指令4

2.3設計圖紙

第三章 系統實現

3.1 按照圖紙接線、查線。

3.2 把編寫好的程序灌入PLC，并上電調試，下面為程序，為方便觀看，指令之間用“;”隔開了。

STL

網絡1：

LD? SM0.0 ;LD? I0.0;O? ?M0.6;O? ?T38;O? ?T40;O? ?T42;ALD;EU;

S? ?Q0.0， 1

網絡2：

LD? SM0.0;LD? T37;O? ?T38;O? ?T41;O? ?T42;ALD;EU;S? ?Q0.1， 1

網絡3：

LD? SM0.0;LD? T39;O? ?T40;O? ?T41;O? ?T42;ALD;EU;S? ?Q0.2， 1

網絡4：

LD? SM0.0;LD? T37;O? ?T39;O? ?T41;ALD;EU;S? Q0.0， 1

網絡5：

LD? SM0.0;LD? I0.0;O? ?T39O? ?T40;ALD;EU;S? ?Q0.1， 1

網絡6：

LD? SM0.0;LD? I0.0;O? ?T37;O? ?T38;ALD;EU;S? ?Q0.2， 1

網絡7：

LD? SM0.0;LD? I0.0;O? ?M0.6;ALD;EU;=? ?M0.0

網絡8：

LD? SM0.0;A? ? M0.0;TON? ?T37， 600;R? ?M0.6， 1

網絡9：

LD? SM0.0;A? ? T37;S? ? M0.1， 1

網絡10：

LD? SM0.0;A? ? M0.1;TON? ?T38， 600;R? ?M0.0， 1

網絡11：

LD? SM0.0;A? ?T38;S? ?M0.2， 1

網絡12：

LD? SM0.0;A? ? M0.2;TON? T39， 600;R? ? M0.1， 1

網絡13：

LD? SM0.0;A? ?T39;S? ?M0.3， 1

網絡14：

LD? SM0.0;A? ?M0.3;TON? ?T40， 600;R? ?M0.2， 1

網絡15：

LD? SM0.0;A? ?T40;S? ? M0.4， 1

網絡16：

LD? ?SM0.0;A? ? M0.4;TON? T41， 600;R? ? M0.3， 1

網絡17：

LD? ?SM0.0;A? ? T41;S? ? M0.5， 1

網絡18：

LD? ?SM0.0;A? ? M0.5;TON? ? T42， 600;R? ? M0.4， 1

網絡19：

LD? ?SM0.0;A? ? T42;S? ? M0.6， 1

網絡20：

LD? ?SM0.0;A? ? M0.6;S? ? M0.5， 1

3.3 變頻器參數設置

我們所選變頻器的型號為臺達VFD 007E 43A最大試用電機0.75kW，輸入電壓三相。在對變頻器進行參數設置時，需要設定與變頻器和電機匹配的參數，之后設定指令來源和你所需要的速度。

第四章 操作流程介紹

首先按照原理圖接線，接完后查線確保接線正確無誤。其次把編寫好的PLC程序寫入。再次按照上述參數設定變頻器參數。等一切就緒后，按下按鈕1SB，則主電路接通，變頻器運行。

變頻器多段速頻率控制：按下按鈕2SB，則進入段速控制程序，程序邏輯結果：1分鐘變換一次頻率，按照第一段頻率、第二段頻率、第三段頻率、第四段頻率、第五段頻率、第六段頻率、第七段頻率依次變換。執行完七段頻率之后在從第一段頻率循環。此為段速頻率控制。

變頻器電壓控制：旋轉安裝在變頻器上的電位器，變頻器會隨著電位器開的大小來時時變換頻率的大小。

結束語

在整個設計過程中，本著遇到問題解決問題的原則。把設計任務分成以下幾個步驟：

1.明確設計要求。

2.思考實現的方法。

3.找出輸入輸出點。

4.按照思路畫電路圖并編程序。

5.根據變頻器的參數設置來設置變頻器。

以上5步驟中思路最重要，想好思路。之后在一步步進行就可以了。

參考文獻

1李若谷.《西門子PLC編程指令和梯形圖快速入門》.電子工業出版社，2009.10

2楊亮.《autoCAD2014從入門到精通》.清華大學出版社，2014.12

3廖常初.《PLC編程及應用》.機械工業出版社，2014.10

4何立民.《電氣制圖與讀圖》.機械工業出版社，2012.01

5蔡杏山.《PLC 變頻器與觸摸屏技術》.化學工業出版社，2008.03

6王宗鋒.《變頻器原理及應用》.機械工業出版社，2015.02