三菱PLC如何用模拟量来控制变频器?

原创 技成培训 2022-12-02 07:30
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一、案例任务控制要求描述

变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。它主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。


控制要求:PLC以模拟量方式控制变频器增速/减速往复运行。按下启动按钮,变频器从25Hz开始启动正转运行,然后运行频率逐渐增大。当运行10S之后时,运行频率再重新变为25Hz开始反转运行,然后运行频率逐渐增大。当运行10S之后时,运行频率再重新变为25Hz开始正转运行,以此循环往复工作。按下停止按钮,变频器停止运行。

所需硬件:PLC(FX5U-32MT/ES),三菱变频器(FR-E800)。如图1-1所示。

图1-1


二、相关基础知识

任务中的案例基于三菱FX5U系列PLC的应用案例,在学习本案例前请先自评下是否具备以下基础,若对相关的基础知识不熟悉,请根据下方提供的连接进行预先学习课程。

1.三菱FX5U本体模拟量模块的使用

课程观看链接:https://course.jcpeixun.com/7055/461668.html

2.变频器模拟量参数设置

课程观看链接:https://course.jcpeixun.com/7206/464124.html


知识准备:

01
基本设置(见图2-1)

图2-1模拟量输入基本设置


(1)D/A转换允许/禁止设置:设置了D/A转换允许才会有模拟量的输出。

(2)D/A输出允许/禁止设置:设置允许输出数字输出值,设置禁止输出偏置值(HOLD设定值)。


02
应用设置(见图2-2)

图2-2应用设置


(1)报警输出功能:当数字输出值不在报警输出值的范围内,报警输出标志为ON;

(2)比例缩放设置:对要输出的数字值进行换算如图2-3所示。

图2-3比例缩放设置


比例缩放值的计算方法:输出范围中使用出厂设置。


(3)移位功能:对数字输入值整体移位。

(4)模拟输出HOLD/CLEAR设置:CLEAR:清除数据为0;上次值(保持);设置值。(将D/A转换允许/禁止设置设置为禁止时有效)。


三、任务的实施

本案例会从电气元件选型—IO地址分配—硬件接线-软件参数设置-程序设计这五个方面进行讲解。


01
电气元件选型

根据任务控制的描述,在本例中需要一个PLC、一个变频器和一台电动机。如下表3-1所示。

名称

型号

数量

备注

三菱PLC

FX5U-32MT/ES

1

自带模拟量输入输出

三菱变频器

FR-E800

1

启动与停止使用

电动机


1

执行机构

表3-1BOM表


02
I/O地址分配

根据任务控制的描述,在本例中需要使用到2个输入点2个输出点,I/O分配表如下表3-2所示。

输入点

注释

输出点

注释

X0

启动按钮

Y0

正转

X1

停止按钮

Y1

反转

表3-2I/O地址分配表


03
硬件接线图

FX5U本体PLC可兼容源性和漏型的输入,当S/S跟24V短接时,输入即为漏型输入如图3-1所示;当S/S跟0V短接时,输入即为源性型输入。在本案例中需要用到两个按钮,一个是启动按钮接在X0上面,一个是停止按钮接在X1上面。由于变频器的正反转的控制是触点控制,所以直接把PLC上的COM0接到变频器输入公共端SD,Y0接变频器上的正转端子STF,Y1接变频器上的反转端子STR。

图3-1PLC与变频器之间的接线


由于变频器模拟量给定频率有两个通道,在此我们使用“2”通道,所以PLC左上方的模拟量的输出V+接到变频器2号端子上,V-接到变频器5号端子上。


04
软件参数设置

(1)模拟量输出基本设置:将D/A转换允许/禁止设置改为允许,将D/A输出允许/禁止设置改为允许。如图3-2所示。

图3-2模拟量输入基本设置


(2)变频器的运行模式设置:设置参数之前,先把“ALLC”置为“1”,恢复出厂值。运行方法总共有4种,在本次案例中选择运行方式启动指令是外部(STF、STR信号)即端子信号给定,频率指令是模拟量电压输入。如图3-3所示。

图3-3变频器的运行模式设置


(3)变频器模拟量设置:在三菱FR-E800中有两个通道的模拟量输入,电压电流可以通过隐藏在变频器机壳中的切换开关进行切换。出厂默认情况下,开关2是电压信号,开关4是电流信号。在本案例中,使用开关2选用电压信号。由于PLC模拟量输出的范围是0~10V,所以需要把Pr.73的设置值改写为0。如果想要更改其他模拟量输入的电压或电流信号可以参考图3-4所示的参数。

图3-4变频器模拟量设置


05
程序设计

在写程序之前,要先计算出数字量输出值。现在是以0~10V模拟量(即0~4000)控制三菱E800变频器,由于模拟量会受到干扰影响,对应的曲线图如图3-5所示。

图3-5模拟量曲线


已知0对应的是Hz,4000对应的是50Hz,通过下列二元一次方程:

求解:a=0.0125,b=0

所以要输出50Hz,就要4000;输出25Hz,就要2000;


程序设计如图3-6所示:

图3-6程序设计


首先用万能起保停的程序完成启动和停止的功能,顺便当模拟量数字值还没有到达4000时,利用INC自加一指令让SD6180逐渐增加。


正转程序的处理:在运行模式中,在没有定时器T1接通下,定时器T0启动并定时10S,与此同时,在没有反转信号的情况下,输出正转信号;


反转程序的处理:在定时器T0定时完成的情况下,启动定时器T1并定时10S,与此同时输出反转信号;


无论是正转输出还是反转输出,只要输出接通的一瞬间就让数字值赋值为2000,即以25Hz启动运行。


文章来源:技成培训网原创,作者:林瑞花;未经授权禁止转载,违者必究!

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