PLC譯碼指令在變頻器七段速控制中的應用

安徽馬鞍山技師學院電氣工程系 關 越

皖江工學院電氣信息工程系 陳 玲

變頻器是一種電壓、頻率變換設備，是將定頻的交流電變換成電壓、頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，從而供給電動機運轉(zhuǎn)及調(diào)速使用。實際生產(chǎn)中變頻器常用于三相交流異步電動機的調(diào)速。

1 變頻器七段速調(diào)速原理

變頻器在進行多段速調(diào)速控制時，主要是通過變頻器外部信號指令控制來實現(xiàn)的。三菱FR-D740變頻器實現(xiàn)七段速的控制是通過變頻器上的RH、RM、RL三個端子之間的相互組合來完成的，七段速度的選擇與三個端子之間的接通、斷開狀態(tài)有著密切的聯(lián)系，具體速度的選擇如圖1所示。

圖1 變頻器七段速調(diào)速端子組合圖

圖1中“ON”表示在這個速度時處于變頻器外部控制端子的接通狀態(tài)。可見，變頻器輸出不同速度時，其外部的RH、RM、RL三個端子處于不同的組合接通狀態(tài)。

根據(jù)三菱FR-D740變頻器的這一特點，通過控制三個端子的閉合狀態(tài)就可以實現(xiàn)對變頻器的七段速的手動控制。

2 PLC基本指令控制變頻器七段速調(diào)速

在實際應用中，大多數(shù)三相異步電動機的調(diào)速是利用PLC程序控制變頻器來實現(xiàn)，下面以PLC基本指令控制電動機正向七段速運行為例來介紹PLC是如何控制變頻器進行七段速運行的。實際應用時要根據(jù)PLC對變頻器控制運行要求完成PLC與變頻器的外部接線設計。

圖2 PLC控制變頻器外部接線圖

2.1 PLC與變頻器的外部接線圖

圖2中SB1-SB7為七段速選擇按鈕，SB8為停止按鈕，把它們對應的接到PLC輸入繼電器X1-X7和X10的端子上。PLC輸出繼電器Y1接變頻器STF端子，Y2、Y3、Y4分別接變頻器RH、RM、RL端子，COM1和COM2公共端接變頻器SD端子。完成PLC與變頻器外部接線后就要針對外部接線完成控制程序的編寫。

2.2 基本指令編寫的控制程序

因控制程序較多，文中只列出部分控制程序如圖3所示。

圖3 部分PLC控制程序

圖3所示程序中X1-X7是外部控制選擇七段速的輸入信號，這七個輸入繼電器在程序段中相互制約，同一時間只允許一個輸入繼電器的常開點有效，具體方法是在對應的輸入繼電器控制的程序段中去除它本身的常閉點。如圖3以四速輔助繼電器M4的控制程序段為例，由輸入繼電器X4控制接通輔助繼電器M4，在輸入繼電器X4后面串入其它速度控制的輸入繼電器的常閉點，即X1、X2、X3、X5、X6、X7的常閉點。以此類推其它輔助繼電器的控制也是一樣的，這里不再做詳細說明。PLC中的輸出繼電器有Y2、Y3、Y4對應接入到變頻器的RH、RM、RL三個端子上，根據(jù)變頻器七段速調(diào)速原理，為了得到不同的速度要求，RH、RM、RL三個端子組合接通。例如四速控制程序段中，輔助繼電器M4的常開點分別放置在輸出繼電器Y3和Y4控制程序段中，這樣當輔助繼電器M4得電工作后，其常開點閉合，這是輸出繼電器Y3和Y4動作，對應PLC的Y3和Y4輸出點輸出信號，使得RM和RL端子接通，變頻器以四速輸出帶動三相異步電動機運行。這樣控制的目的是針對三菱PLC編程軟件語法嚴禁雙線圈輸出這一要求。在控制程序中使用了輔助繼電器M來控制輸出繼電器Y，從而達到避免雙線圈輸出，程序中M1-M7這七個輔助繼電器相當于七段速的切換選擇控制單元。

通過對基本指令編寫的控制程序分析，得知基本指令控制變頻器七段速運行時，控制程序較多，不便嵌入到系統(tǒng)控制程序中，因此，引入譯碼指令實現(xiàn)控制。

3 PLC譯碼指令控制變頻器七段速調(diào)速

3.1 PLC譯碼指令DECO介紹

圖4所示中若目標元件[D]選用位軟件Y、M、S，則n的取值范圍為1～8；若[D]選用字軟件T、C、D，則n的取值范圍為1～4。n表示參加該指令操作的源操作數(shù)共n位（X0、X1、X2），目標操作數(shù)[D]共有2n個位(23=8)，即M10～M17。

圖4 譯碼指令介紹

圖5 原地址與目標地址關系圖

例如圖4中當X10接通時，PLC每掃描一次梯形圖就對X0、X1、X2三個輸入繼電器的狀態(tài)進行譯碼。如圖5源地址是1+2=3，因此從M10起第3位的M13變?yōu)?（X0=1、X1=1、X2=0）。若源地址全為0（X0=0、X1=0、X2=0），譯碼后的結(jié)果為M10=1。若源地址全為1（X0=1、X1=1、X2=1），則譯碼結(jié)果為M17=1。

實際應用時要根據(jù)PLC對變頻器控制運行要求完成PLC與變頻器的外部接線設計。

3.2 PLC控制變頻器外部接線圖

圖6 PLC控制變頻器外部接線圖

圖6所示中SB1為啟動按鈕，SB2為停止按鈕，轉(zhuǎn)換開關SA1、SA2、SA3為速度選擇開關，PLC輸出繼電器Y1接變頻器STF端子，Y2、Y3、Y4分別接變頻器RH、RM、RL端子，COM1和COM2公共端接變頻器SD端子。在完成PLC與變頻器外部接線后就要針根據(jù)外部接線進行控制程序的編寫。

3.3 譯碼指令編寫的控制程序

結(jié)合控制程序列出按鈕組合控制七段速運行狀態(tài)表，如表1所示。

表1 三按鈕組合實現(xiàn)七段速運行狀態(tài)表

圖7 譯碼指令控制變頻器七段速運行

針對圖7所示控制程序和表1分析，程序中X1接通，輔助繼電器M0動作，M0常開點自鎖，此時譯碼指令開始工作，接收外部輸入繼電器X10、X11、X12的狀態(tài)，并做相應的處理后，驅(qū)動從M100到M107八個輔助繼電器狀態(tài)。而M0另外一對常開點閉合，變頻器正轉(zhuǎn)控制信號STF接通，保證變頻器始終處于可以運行的狀態(tài)。以變頻器四速運行為例，此時只要外部輸入信號X12始終處于接通狀態(tài)，譯碼指令將接收進來的信息處理后，驅(qū)動輔助繼電器M104動作輸出，程序中M104的常開點分別控制了輸出繼電器Y3、Y4，使輸出繼電器Y3、Y4同時輸出。因為變頻器的外部控制端子RM、RL接的是PLC輸出繼電器Y3、Y4的輸出點，這樣RM、RL端子將同時閉合，實現(xiàn)變頻器四速運行。若系統(tǒng)需要停止時，只需將輸入繼電器X2接通，X2的常閉點斷開，輔助繼電器M0斷開，譯碼指令停止工作，M100-M107八個輔助繼電器的常開點斷開，輸出繼電器Y3、Y4停止工作。因此，只需三個按鈕組合就可以實現(xiàn)變頻器的七段速控制。

4 兩種指令編寫的控制程序及外部接線圖比較

由上述程序分析，得知基本指令編寫的控制程序顯得過于繁瑣，尤其是七段速輔助繼電器M1-M7控制程序段中要串入很多常閉點，一旦在實際編程過程中少串入或多串入一個常閉點，就會造成整個程序在控制變頻器運行時無法正常運行。而利用譯碼指令編寫的程序邏輯性強，只需三個按鈕組合便可以完成調(diào)速，且更貼近變頻器的調(diào)速原理。具體如下：

第一，PLC外部控制按鈕減少，增加了控制的可靠性，利用三個轉(zhuǎn)換開關SA1、SA2、SA3進行組合便可以實現(xiàn)變頻器的七段速選擇。

第二，譯碼指令編寫的控制程序比普通指令編寫的控制程序更為簡單，邏輯性強，更容易讓編程者理解，同時更利于嵌入到系統(tǒng)的控制程序中，這樣可以大大簡化整個系統(tǒng)的控制程序。

結(jié)語：實踐證明，利用譯碼指令來完成變頻器的七段速運行控制，可以大大簡化外部接線和控制程序，為變頻器七段速控制提供了便捷的方法。