PLC 控制變頻器實現(xiàn)7 段速的設(shè)計優(yōu)化

李德義 ， 張 巍

（1.四川希望汽車職業(yè)學(xué)院，四川 資陽 641300；2.四川希望汽車技師學(xué)院，四川 資陽 641300）

在機械制造領(lǐng)域有大量的機構(gòu)動作需要調(diào)速，一般可以采用變頻調(diào)速來實現(xiàn)，變頻調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，在一些代表性的精準(zhǔn)速度調(diào)控中發(fā)揮著核心作用[1]。在實現(xiàn)多段速中，7 段速[2]就用7 只開關(guān)安裝在PLC輸入端，X10~X16 對應(yīng)SQ1~SQ7，分別用于檢測7 個設(shè)定的不同檢測位[3]，控制7 段速輸出。本文采用一只升速按鈕開關(guān)、一只降速按鈕開關(guān)，通過PLC 就能很好地實現(xiàn)7段速控制。

1 三菱PLC 控制FR-D700 變頻器實現(xiàn)電動機7段速設(shè)計

1.1 控制要求

以一臺電機拖動動作的控制為例，控制要求如表1所示[4]。

表1 控制要求

1.2 三菱FR-D700變頻器7段速度參數(shù)設(shè)置要求

用變頻器實現(xiàn)電動機的多段速控制，可通過開啟、關(guān)閉外部觸點信號（RH、RM、RL）實現(xiàn)。通過RH、RM、RL 的開關(guān)信號組合，最多可選擇7 段速度，如圖1 所示[1]。多段速度在外部操作模式（Pr.79=2）或PU/外部組合操作模式（Pr.79=3、4）中有效。用參數(shù)將多種運行速度預(yù)先設(shè)置，運行時通過控制開啟、關(guān)閉外部觸點信號（RH、RM、RL），選擇各種速度。當(dāng)多段速度信號接通時，其優(yōu)先級別高于主速度。只有3 段速度設(shè)定的場合，2 段設(shè)定以上同時被選擇時，低速信號的設(shè)定頻率優(yōu)先，即以低速設(shè)定的信號頻率運行。Pr.24~Pr.27 之間的設(shè)定沒有優(yōu)先級別。運行期間參數(shù)值可以被改變。當(dāng)Pr.180~Pr.186 改變端子分配時，其他功能可能受影響。設(shè)定前要檢查相應(yīng)的端子功能。完成本任務(wù)在變頻器裝置上需要設(shè)定的全部參數(shù)，參數(shù)設(shè)置如表2 所示（參考《三菱通用變頻器FR-D700 使用手冊》[5]），并在變頻器裝置上錄入變頻器參數(shù)。

圖1 多段速控制對應(yīng)的控制端狀態(tài)組合

表2 參數(shù)設(shè)置

1.3 PLC控制變頻器多段速的I/O地址表

根據(jù)控制要求，列出輸入/輸出（I/O）[6]地址分配表，如表3所示。

表3 I/O 地址分配表

1.4 主要電氣設(shè)備的選擇

選擇三菱可編程序控制器FX3U-48MR 一臺，三菱FR-D700 一臺，開關(guān)電源SV-75-24（380 V/24 V）一臺。

1.5 PLC程序優(yōu)化設(shè)計

1）用一只升速按鈕X3、降速按鈕X4，實現(xiàn)累計從0 到7、7 到0 的程序設(shè)計。數(shù)據(jù)寄存器D0 結(jié)構(gòu)統(tǒng)一為一個16 位寄存器，處理的數(shù)據(jù)為16 位二進(jìn)制，其存儲的特點是，一旦寫入，長期保持，存新除舊，斷電歸零。而傳送指令MOV[7]的含義是，當(dāng)條件成立時，將源址S 中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳送至終址D 存儲。傳送后，S 的內(nèi)容保持不變。INC 加1、DEC 減1指令，和四則運算指令一樣，當(dāng)驅(qū)動條件成立時，在連續(xù)執(zhí)行型指令中，每個掃描周期都將執(zhí)行加1（減1）運算，當(dāng)驅(qū)動條件成立時間大過掃描周期時，就很難預(yù)料指令執(zhí)行結(jié)果，因此建議這時采用脈沖執(zhí)行型[8]。觸點比較指令有3 種形式，起始觸點比較指令、串接觸點比較指令和并接觸點比較指令。每種形式有6 種比較方式：等于、不等于、小于、小于等于、大于、大于等于。指令的源址S1 和S2 必須是字元件[8]。如[﹤D0 K7 ]，表示D0 中數(shù)據(jù)小于7 時，條件成立，此觸點接通。

累計加1、減1 程序設(shè)計如圖2 所示，當(dāng)按下X0停止按鈕，將0 傳送到D0 數(shù)據(jù)寄存器中，實現(xiàn)清零。當(dāng)電機正轉(zhuǎn)Y0 常開觸點接通（或反轉(zhuǎn)Y1 常開觸點接通）時，每按一次升速按鈕X3，加1 指令I(lǐng)NC 中D0 自動加1，直到D0 中存儲的數(shù)據(jù)為7 時，條件不滿足，再接通X3 升速按鈕開關(guān)，此條程序不再執(zhí)行。同理，當(dāng)電機正轉(zhuǎn)Y0 常開觸點接通（或反轉(zhuǎn)Y1 常開觸點接通）時，每按一次降速按鈕X4，減1 指令DEC 中D0 自動減1，直到D0 中存儲的數(shù)據(jù)為0 時，條件不滿足，再接通X4 減速按鈕開關(guān)，此條程序不再執(zhí)行。

圖2 累計加1、減1程序設(shè)計

2）高速、中速、低速控制的程序設(shè)計。根據(jù)圖1 多段速控制對應(yīng)的控制端狀態(tài)，高速RH（Y2）、中速RM（Y3）、低速RL（Y4）與D0 數(shù)據(jù)一一對應(yīng)。如在RH 接線端口接收到的高電平信號就是PLC 輸出信號，每一個高電平信號（ON）均可以讓Y2 為高電平，即各個觸點比較指令為并聯(lián)關(guān)系。其他接線端口RM、RL 分析類似，高速、中速、低速控制的程序設(shè)計如圖3 所示，實現(xiàn)電動機的7 速控制。

圖3 高速、中速、低速控制的程序設(shè)計

1.6 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速安裝接線原理圖

參照變頻器與PLC 多段調(diào)速的接線原理圖[9-10]進(jìn)行設(shè)計，PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機7 速接線原理圖，如圖4 所示。PLC 外接220 V 交流電源，變頻器外接380 V 電源，電源外部接熔斷器FU 進(jìn)行短路保護(hù)。PLC 輸入端接按鈕開關(guān)SB，根據(jù)控制要求將信號傳入PLC 內(nèi)部輸入模塊，PLC 根據(jù)控制要求將正轉(zhuǎn)信號Y0 傳給變頻器STF 端口、反轉(zhuǎn)信號Y1 傳給變頻器STR 端口、高速信號Y2 傳給變頻器RH 端口、中速信號Y3 傳給變頻器RM 端口、低速信號Y4 傳給變頻器RL 端口，再將這3 個速度信號組合成7 種速度，由變頻器輸出控制電動機7 種速度運行。指示燈HL接在PLC上，外接24 V 直流電源。

圖4 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速接線原理圖

1.7 PLC控制變頻器實現(xiàn)電動機7速調(diào)試

按圖4 安裝線路并檢查，合上電源開關(guān)QF。將PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機7 段速的PLC 程序錄入電腦之后，再將其上傳到PLC 裝置內(nèi)部，調(diào)試結(jié)果如表4所示。

表4 調(diào)試結(jié)果

2 結(jié)論

PLC 控制變頻器實現(xiàn)電動機多段速度，在PLC 程序上設(shè)計多種速度是關(guān)鍵，恰當(dāng)運行加1 指令、減1指令，巧妙運用觸點比較指令，大大優(yōu)化程序編寫，編者和閱讀者一目了然，便于進(jìn)行技術(shù)交流。而變頻器參數(shù)設(shè)置采用表格形式，將參數(shù)功能列出，條理清晰，對相關(guān)領(lǐng)域研究人員具有一定的參考價值。