PLC和變頻器控制電動機正反轉(zhuǎn)控制要求

  按下SB1，電動機以10Hz正轉(zhuǎn)；10s后，電動機以15Hz反轉(zhuǎn)；按下SB2，電動機停止。

  相關(guān)知識

  為了滿足不同的生產(chǎn)設(shè)備運行要求，需要改變電動機拖動系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)速區(qū)。交流電動機因其容量大、轉(zhuǎn)速高且耐高壓、性價比高、適應(yīng)性強等特點而被廣泛應(yīng)用。由交流電動機的轉(zhuǎn)速表達式可知，交流電動機有3類調(diào)速方法：變極對數(shù)調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變電源頻率調(diào)速。由于變頻調(diào)速具有效率高、調(diào)速范圍大、精度高等特點，所以是交流電動機一種比較理想的調(diào)速方法。

  通過平滑地調(diào)節(jié)異步電動機的供電頻率可以連續(xù)地調(diào)節(jié)電動機的同步轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)異步電動機的無級調(diào)速。然而，只改變電源頻率實際上并不能正常調(diào)速，在調(diào)節(jié)定子供電頻率的同時，需要調(diào)節(jié)定子供電電壓，通過兩者的配合才能實現(xiàn)不同類型的變頻調(diào)速。把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。一個變頻器最基本的結(jié)構(gòu)包括整流器、平波電路、逆變器和控制回路?？刂苹芈返闹饕蝿?wù)是完成對主回路中逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制，以及完成各種保護功能。

  本例中使用的變頻器是三菱公司的FR-A700型變頻器。它可實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的精確控制及平穩(wěn)操作切換，主要以V/f控制為調(diào)速模式，還具有矢量控制調(diào)速模式，可得到高啟動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍。FR-A700變頻器外觀如圖3-16所示。

  (1)變頻器主回路接線

  電源連接：將變頻器的R、S、T端通過熔斷器接到380V 交流電源L1、L2、L3端上，實現(xiàn)對變頻器的供電。

  電動機連接：變頻器的輸出電源端子U、V、W端與電動機的三相電源端子相連，通過U、V、W端的電壓變化來控制電動機的速度，接線時不必考慮相序，要充分考慮將變頻器和電動機共同保護接地。完成變頻器主回路接線后，再合上變頻器模塊面板上的紅色按鈕開關(guān)，主回路便接通電源，操作面板上的顯示屏點亮，即可進行操作。

  (2)變頻器參數(shù)設(shè)置

  為了滿足各種生產(chǎn)機械的工藝要求，變頻器在應(yīng)用前面對其進行功能預(yù)置，即對變頻器參數(shù)進行設(shè)置。

  圖3-16 FR-A700變頻器外觀

  FR-A700變頻器具有三種運行模式：面板運行模式(PU)、外部運行模式(EXT)、網(wǎng)絡(luò)運行模式(NET)。其中常用的為前兩種，操作面板上有一鍵即為該兩者的組合：PU進行與EXT運行模式間的切換。FR-A700變頻器的部分參數(shù)如表3-8所示。

  表3-8 變頻器部分參數(shù)一覽表

  設(shè)定運行模式(啟動指令與頻率設(shè)定)

  在進行變頻器參數(shù)設(shè)置之前，為了確保不受前次操作影響，先清除全部參數(shù)，使變頻器的參數(shù)全部恢復(fù)到出廠設(shè)定值。變頻器接上電源，其畫面監(jiān)視器顯示EXT模式，0Hz。按PU/EXT鍵切換到PU運行模式；按 MODU鍵進行參數(shù)設(shè)置；旋轉(zhuǎn)旋鈕找到 ALLC；按SET鍵讀取當前設(shè)定值顯示“0”初始值；旋轉(zhuǎn)旋鈕改變設(shè)定值為“1”；按SET鍵進行設(shè)置，閃爍表明參數(shù)清除完畢。

  (1)接線圖

  電動機正反轉(zhuǎn)運行的接線圖如圖3-17所示。

  (2)變頻器參數(shù)設(shè)置

  根據(jù)圖3-17所示，變頻器與PLC的接線表明電動機正、反轉(zhuǎn)的啟動信號將用到FR-A700的端子STF、STR和SD，即需要設(shè)置變頻器的啟動信號為外部信號輸入方式。該例中電動機采用兩種運行頻率，由圖3-17可知，PLC用Y2、Y3來控制FR-A700的端子RM、RL，即需要設(shè)置變頻器的端子RH、RM、RL，STR-SD進行頻率設(shè)定。

  接好變頻器的主回路與控制回路后，設(shè)定變頻器參數(shù)。

  ①確認變頻器是否運行在EXT狀態(tài)，如果不是，利用PU/EXT按鍵進行切換。利用MODE鍵、旋轉(zhuǎn)旋鈕和SET鍵等設(shè)置參數(shù)Pr79=3，即選擇變頻器為外部/PU組合運行模式1。此時指示燈PU和EXT都亮。

  圖3-17 電動機正反轉(zhuǎn)運行的接線圖

  ②設(shè)置RM為10Hz，RL為15Hz，即Pr5=10Hz，Pr6=15Hz。

  (3)梯形圖

  電動機正反轉(zhuǎn)運行的梯形圖如圖3-18所示。

  (4)控制過程分析

  由于該例要求以10Hz正轉(zhuǎn)運行，變頻器正轉(zhuǎn)啟動端STF和頻率10Hz設(shè)定端RM要同時導通才符合運行需求，反轉(zhuǎn)運行時為15Hz，控制變頻器反轉(zhuǎn)啟動端STR和頻率15Hz設(shè)定端RM需同時導通。正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)之間間隔10s，借助定時器來實現(xiàn)自動切換。

  程序詳細解釋：按下按鈕SB1，輸入信號X0接通，X0的常開觸點閉合，輸出信號Y0 (STF)、Y2(RM)接通，電動機以10Hz正轉(zhuǎn)；同時接通時間繼電器TO，延時10s，TO的常開觸點閉合，輸出信號Y1(STR)、Y3(RL)接通，電動機以15Hz反轉(zhuǎn)；按下SB2，輸入信號X2接通，X2的常閉觸點斷開，電動機停止運行。