《电气控制与PLC》.ppt

学习情景引入：,1、变频器是什么？如何操作？,2、PLC与变频器如何综合控制？,3、中央空调循环水节能系统如何设计？,4、PID控制的恒压供水系统如何设计？,5、PLC与变频器的RS485通信系统如何设计？,6、PLC、变频器、触摸屏如何控制自动生产线？,第9章PLC与变频器综合实训,9.1变频器实训,9.2PLC与变频器综合实训,9.3PLC、变频器、触摸屏、特殊功能模块的综合应用,本章安排了6个实训课题共14个实训项目。通过实训，使读者了解现代控制器件在实际中的应用情况，了解变频器的基本结构和各参数的意义，了解传感器、电磁阀、气缸、步进电动机的作用；掌握PLC、变频器、触摸屏的综合应用，掌握PLC模拟量处理模块的应用，掌握PLC与变频器的RS-485通信，了解PLC的CC-Link通信；能运用PLC、变频器、触摸屏、特殊功能模块、通信模块等现代控制器件来解决工程实践问题。,9.1变频器实训实训课题14变频器实训基础实训32A系列变频器的基本操作,一、实训任务：变频器的PU操作。1实训要求在参数设定模式下，设定相关参数值；在频率设定模式下，设定运行频率；改变相关设定值，在监示模式下，观察运行情况，监示各输出量的变化。2实训目的（1）理解变频器各参数的意义；（2）掌握PU单元的基本操作。3实训器材（1）可编程控制器实训装置1台（含三菱FR-A540变频器，下同）；（2）电动机1台（Y-112-0.55，下同）；（3）电工常用工具1套；（4）导线若干；（5）实训控制台1台。,二、实训步骤,图645变频器的主接线,（1）按图6-45连接好变频器,二、实训步骤（2）按MODE键，在“参数设定模式”下，设Pr.79=1，这时，“PU”灯亮。（3）按MODE键，设ALLC=1，执行全清除(即把所有参数恢复到出厂设置的初始值)。（4）按MODE键，在“频率设定模式”下，设F=40Hz。即设置变频器的运行频率为40Hz。（5）按MODE键，选择“监示模式”。（6）按FWD或REV键，电动机正转或反转，监示各输出量，按STOP键，电动机停止。,二、实训步骤（7）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定变频器的有关参数。Pr.1=50Hz（上限频率）Pr.2=0Hz（下限频率）Pr.3=50Hz（基频）Pr.7=3s（加速时间，从下限频率加速到上限频率）Pr.8=4s（减速时间，从上限频率减速到下限频率）Pr.9=1A（过流保护）（8）分别设变频器的运行频率为35、45、50Hz，运行变频器，观察电动机的运行情况。,三、能力测试（100分）设计一个钢厂平板车的控制系统，其控制要求如下：钢厂车间内各个工段之间运送钢材等重物使用的平板车是变频器控制电动机正反转的应用实例，它的运行速度曲线如图6-59所示。电动机的运行由操作人员通过变频器的PU单元来控制，图中的正方向是装载时的运行速度，负方向是放下重物后空载返回的速度，前进、返回的起动和停止时间由变频器的加、减时间来设定。,图6-59平板车运行速度曲线图,1设计系统接线图（10分）根据控制要求，画出变频器的接线图。2列出变频器参数（20分）根据系统需要，列出变频器参数及设定值。3设置变频器参数（30分）在参数设定模式下，设定变频器的相关参数。,三、能力测试（100分）,4设置变频器运行频率（10分）在频率设定模式下，设定变频器的运行频率。5运行调试（20分）通过PU单元，实现电动机正反转，修改相关参数，使之符合系统要求。6其它测试（10分）实训过程表现、安全生产、相关提问等。,三、能力测试（100分）,实训33操作面板与外部信号的综合控制（一、主接线端子）,变频器电源输入端子R、S、T连接工频电源，变频器电源输出端子U、V、W连接三相电动机；注意，输入和输出端子不能接反。,二、外部端子控制电路端子,控制回路端子又分为输入端子和输出端子，其端子分布如图6-62所示，有关端子功能的说明如表6-8所示。,三、外部端子控制回路输入端子。,电流、电压输入端子,控制回路输入端子,无电源输入,四、外部端子控制回路输入端子。,1连续运行当变频器需要用外部信号控制连续运行时，将Pr.79设为2，此时，EXT灯亮，变频器的起动、停止以及运行频率都通过外部端子由外部信号来控制。,五、外部运行操作,外部端子输入信号控制运行,图6-63变频器外部信号控制连续运行的接线图。,（1）开关操作运行。当合上K1、转动电位器RP时，电动机可正向加减速运行；当断开K1时，电动机即停止运行。当合上K2、转动电位器RP时，电动机可反向加减速运行；当断开K2时，电动机即停止运行。当K1、K2同时合上时，电动机即停止运行。,五、外部运行操作,图6-63变频器外部信号控制连续运行的接线图。,1连续运行,（2）按钮自保持连续运行。当按下SB1、转动电位器RP时，电动机可正向加减速连续运行；当按下SB时，电动机即停止运行。当按下SB2、转动电位器RP时，电动机可反向加减速连续运行；当按下SB时，电动机即停止运行。当先按SB1（或SB2）时，电动机可正向（或反向）运行，之后再按SB2（或SB1）时，电动机即停止运行。,五、外部运行操作,图6-63变频器外部信号控制连续运行的接线图。,1连续运行,当变频器需要用外部信号控制点动运行时，将Pr.79设为2，此时，变频器处于外部点动状态。点动频率由Pr.15决定，加、减速时间由Pr.16决定。在此前提下，若按SB1，电动机正向点动；若按SB2，电动机反向点动。,五、外部运行操作,2点动运行,外部信号控制点动运行,一、实训任务掌握变频器的外部运行操作，即通过外部信号控制变频器的连续和点动运行。1实训目的（1）熟悉变频器外部端子的功能；（2）掌握变频器外部运行时的参数设置和接线；（3）会利用变频器的外部输入信号解决简单的实践问题。2实训器材（1）可编程控制器实训装置1台；（2）开关、按钮板模块1个；（3）电动机1台；（4）电位器1个（2W/1kW）；（5）电工常用工具1套；（6）导线若干。,二、实训步骤（1）按图6-45连接好变频器主电路。,二、实训步骤（2）设Pr.79=1，设定好各相关参数。（3）设Pr.79=2，用外部信号控制变频器运行，并按图6-63（b）连接好电路。,图9-14（b）,（4）连续正转。按SB1，电动机正向运行，调节RP，电动机转速发生改变，按SB，电动机即停止。（5）连续反转。按SB2，电动机反向运行，调节RP，电动机转速发生改变，按SB，电动机即停止。,（6）拆除图6-63（b）的接线，然后按图6-64连接好电路。（7）点动正转。按SB1，电动机即正转，松开SB1，电动机即停止。（8）连续反转。按SB2，电动机即反转，松开SB2，电动机即停止。,二、实训步骤,图9-14外部信号控制点动运行的接线图,实训15中的钢厂平板车的控制系统存在如下缺陷：一是电动机的起停要靠操作人员来控制，自动化程度太低；二是前进和返回的速度相同，效率太低，请提高空载返回的速度（50Hz），运行速度曲线如图6-65所示。请用变频器的外部运行重新设计该控制系统。,三、能力测试（100分）,图6-65平板车运行速度曲线图,1设计系统接线图（30分）根据控制要求，画出变频器的接线图（提示：正反转的运行速度可分别用一个电位器，在A、B处各设一个行程开关，实现自动停车）。,三、能力测试（100分）,2列出变频器参数（20分）根据系统需要，列出变频器参数及设定值。3设置变频器参数（10分）在参数设定模式下，设定变频器的相关参数。4运行调试（30分）通过变频器的外部信号，实现电动机正反转；调节电位器，使之符合正转40Hz和反转50Hz的要求。5其它测试（10分）实训过程表现、安全生产、相关提问等。,三、能力测试（100分）,六、组合运行方式(4种),一、实训任务掌握变频器的组合操作。1实训要求变频器组合操作。即用PU单元来控制变频器的运行频率，用外部信号来控制变频器的起停；然后用PU单元来控制变频器的起停，用外部信号来控制变频器的运行频率。并在监示模式下，观察运行情况，监示各输出量的变化。2实训目的（1）理解变频器各相关参数的意义；（2）掌握变频器各相关外部端子的功能；（3）会利用变频器的多段调速功能解决简单的实践问题。,一、实训任务3实训器材（1）可编程控制器实训装置1台；（2）开关、按钮板模块1个；（3）电位器1个（2W/1kW）；（4）电动机1台；（5）电工常用工具1套；（6）导线若干。,实训课题17变频器的组合操作,图9-15变频器组合运行接线图,（1）按图6-45连接好变频器主电路。（2）设Pr.79=1，在频率设定模式下设定变频器的运行频率（50Hz），然后再设定好其它相关参数。（3）设Pr.79=3（用PU单元控制变频，用外部信号起停），并按图6-66连接好电路。,二、实训步骤,思考：如何控制变频器启、停？如何调速？,实训课题17变频器的组合操作,（4）50Hz连续正转。合上k2，电动机正向运行；若断开k2，电动机即停止。（5）50Hz连续反转。合上k1，电动机反向运行；若断开k4，电动机即停止。（6）在频率设定模式下设定变频器的运行频率（40Hz），观察电动机的运行情况。思考：若要用外部信号来控制变频器的运行频率，用PU单元来控制变频器的起停。设Pr.79=？。,二、实训步骤,通过控制开关SB3-SB5的不同组合得到7种速度。,9.2PLC与变频器的综合实训实训课题15变频器多段调速的应用,实训34三相异步电动机多速运行的应用,项目要求：用PLC、变频器，设计一个电动机的三速运行的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，电动机以30Hz速度运行，5s后转为45Hz速度运行，再过5s转为20Hz速度运行，按停止按钮，电动机即停止。,A）设计思路电机的三速运行，可采用变频器的多段运行来控制。变频器的多段运行信号通过PLC输出端子来提供，即通过PLC控制变频器的RL、RM和RH以及STR、SD端子的通断,来控制变频器运行。,根据控制要求，除了设定变频器的基本参数外，还必须设定变频器的操作模式选择和多速设定等参数，具体参数如下：1）PU操作模式，Pr79=1,变频器参数清0.2）上限频率Pr1=50Hz；3）下限频率Pr2=0Hz；4）基底频率Pr3=50Hz；5）加速时间Pr7=1s；6）减速时间Pr8=1s；7）电子过电流保护Pr9=电动机的额定电流；8）操作模式选择（组合模式，即频率由变频器面板设定，启、停由外部端子设定）Pr79=3；9）多段速度设定（1速）Pr4=20Hz；10）多段速度设定（2速）Pr5=45Hz；11）多段速度设定（3速）Pr6=30Hz。,B）变频器的参数设定,C）PLC的I/O分配根据变频器的控制要求，设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下：X14：停止按钮，X15：起动按钮；Y10：运行信号（STR），Y11：1速（RL），Y12：2速（RM），Y13：3速（RH）,Y14：复位（RES）。,图9-18系统连接图,D)程序设计,E)系统接线图,图9-17状态转移图,图9-18系统连接图,X14：停止按钮，X15：起动按钮；Y10：运行信号（STR），Y11：1速（RL），Y12：2速（RM），Y13：3速（RH）,Y14：复位（RES）。,思考：Y10用SET，而Y11、Y12、Y13用OUT指令，为什么？,实训.电梯桥厢的开、关门控制系统,实训任务用PLC和变频器设计一个电梯桥厢开、关门系统，并在实训室内完成模拟调试。控制要求a)按开门按钮SB1，电梯桥厢门即打开，开门的速度曲线如图2-9a，按开门按钮SB1后，即启动到20HZ,2S后即加速到40HZ,6S后即减速到10HZ,10S后停止。b)按关门按钮SB2，电梯桥厢门即关闭，关门的速度曲线如图2-9b，按关门按钮SB2后，即启动到20HZ,2S后即加速到40HZ,6S后即减速到10HZ,10S后停止。c)电动机的加减速时间自行设定。,设计思路,根据实训的要求，可以采用变频器的三段调速功能来实现项目的要求。即通过变频器的输入端子RH、RM、RL，并结合变频器的参数Pr.4、Pr.5和Pr.6进行变频器的多段调速；而输入端子RH、RL、RM和SD端子的通、可以通过PLC的输出信号来控制。,图2-10电梯桥厢开关门系统接线图,程序设计,实训35恒压供水系统的综合控制,恒压供水的原理：如系统检测到水压变低，则变频器控制水泵转速加快，水管压力得到提升；如系统检测到水压变高，则变频器控制水泵转速变慢，水管压力变低。通过系统的控制，使始水压始终保持恒定。,恒压供水系统的综合控制(选做),项目要求用PLC、变频器设计一个有七段速度的恒压供水系统，其控制要求如下：1）共有三台水泵，按设计要求2台运行，1台备用，运行和备用10天轮换一次。2）用水高峰时，1台工频运行，一台变频运行；用水低谷时，只需一台变频运行。3）三台水泵分别由电机M1、M2、M3拖动，而三台电动机又分别由变频接触器KM1、KM3、KM5和工频接触器KM2、KM4和KM6控制。,5）变频器的七段速度以及变频器与工频的切换由管网压力继电器的压力上限接点和下限接点控制。在实训中，分别用按钮代替。6）变频器的有关参数自行设定7）KM1、KM3和KM5并联接电动机，KM2、KM4和KM6用指示灯代替。运行与备用10天轮换一次，改为10S轮换一次。,4）电动机的转速由变频器的七段调速来控制，七段速度与变频器控制端子的对应关系如下表：,a)设计思路电机的七段速度由变频器的七段调速来控制，变频器的七段运行由变频器的控制端子来选择，而PLC的输出信号的变化则通过管网压力继电器的压力上限接点和下限接点来控制。b)变频器的参数设定1）上限频率Pr1=50HZ2)下限频率Pr2=0HZ,3)基低频率Pr3=50HZ，4)加速时间pr7=2S,5)减速时间pr8=2S,6)电子过流保护Pr9=1A，7)操作模式选择Pr79=3,组合模式，8）多速度1设置：Pr4=25HZ,9）多速度2设置：Pr5=30HZ，10）多速度3设置：Pr6=35HZ,11）多速度4设置：Pr24=40HZ，12）多速度5设置：Pr25=45HZ，13）多速度6设置：Pr26=47HZ,14)多速度7设置:Pr27=49HZ，,实训步骤,C)PLC的IO口分配,根据变频器的控制要求，设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下：X14：启动按钮X1