基于PLC控制的三相交流异步电动机调速系统改后.doc

基于PLC控制的三相异步电动机调速系统摘要：本文着重阐述了由三菱公司生产的PLC、变频器和触摸屏组成的三相异步电动机调速系统的工作原理及实现方法。本调速系统依靠PLC、变频器和触摸屏三者之间的通讯实现资料共享，从而达到实时控制的目的，同时本系统具有较高的工作可靠性，速度实时调节的灵活性，操作的简易性，维护的方便性等特性。关键词：PLC 变频器 触摸屏 一、前 言随着计算机技术、电子技术的不断进步， PLC（可编程逻辑控制器）技术、变频(变频器)调速技术的发展极为迅速，已渗透到各个领域。以它们为主导的现代生产技术正以史无前例的速度迅猛发展。加上可视化的人机接口的发展，使对自动化生产过程的实时控制和实时监视成为了可能，本文以利用PLC、变频器与触摸屏等现代化控制器来实现传统的三相异步电动机速度控制为例，具体介绍PLC、变频器和触摸屏在此系统中的实际作用、工作方式及三者之间的通讯方法。二、调速系统的组成及工作原理（一）系统的组成1、硬件组成图2-1 系统框图如系统框图图2-1所示，本系统的硬件组成由以下组件组成：（1）三菱FX2N-48MR型PLC一台（2）三菱F940GTO型触摸屏一台（3）三菱FR-A700型变频器一台（适合0.75KW-630KW电动机调速）（4）Y112M-4型电动机一台（5）PC一台（6）PLC的RS485通讯模块FX2N-485-BD一块（7）RS485通信电缆一条（8）F940GOT通信下载电缆一条其具体控制面板示意图如下：图2-2 操作面板示意图图中代号名称型号备注A-SB1指示灯开关(带自锁)MP1001-红色触摸屏电源开关B-SB2指示灯开关(带自锁)MP1001-红色PLC电源开关C-SB3指示灯开关(带自锁)MP1001-红色变频器电源开关D通讯端口RS-232C与电脑连接E通讯端口RS-422与PLC连接F通讯端口RS-485与PLC RS-485-BD模块连接G通讯端口RS-485与E端口连接H-SB4按钮开关（不带自锁）LAY37正转启动I-SB5按钮开关（不带自锁）LAY37反转启动J-SB6按钮开关（不带自锁）LAY37频率修改确定K-SB7按钮开关（不带自锁）LAY37停止L-QF断路器DZ47-63(3相)控制版面总电源表2-1操作面板元件明细表2、电气控制原理图及元件明细（1）PLC外部接线图（2）变频器控制接线图（3）电源控制接线图3、软件组成（1）GX-Developer 编程软件一套（2）FX-PCS-DU/WIN编程软件一套（二）系统的工作原理该系统硬件的连接方式如图2-1所示，其主要通过三菱FR-700变频器实现对三相异步电动机的速度调节，然后通过PLC与变频器的通讯实现数据共享，用户可以通过编制PLC程序，实现变频器参数的实时修改从而达到改变电动机速度的目的，参数修改的方式可以是外在设置的按钮组件，也可以通过触摸屏的触摸键对变频器的参数进行设定，同时触摸屏可以实时反映电动机的工作参数，如输出电压、输出功率等，从而可以满足集中控制的需求。三、触摸屏设置与控制画面制作1、触摸屏的通讯连接F940GTO触摸屏有两个通讯接口，分别是RS232和RS422接口，在此系统中，这RS232接口与计算机RS232接口连接，RS422接口与PLC的RS485接口连接。2、触摸屏控制画面制作（1）系统控制画面利用FX-PCS-DU/WIN编程软件进行如下画面制作：图3-1触摸屏控制画面（2）画面设置介绍图3-2 正传与反转键触摸键的设定图3-3停止触摸键的设置图3-4 数值键的设定(3)触摸键设置触摸屏按键设置如表3-1按键名称设置元件按键名称设置元件正转M10改变频率M13反转M11运行频率数值D200停止M12输出频率数值D300 表3-1 触摸键元件设置表四、PLC设置与程序设计1、PLC I/O分配和重要元件作用设置元件名功能X1正转X2反转X3停止X4更改频率确定D200设定运行频率值D300实时输出频率表4-1 PLC I/O分配表和重要元件作用表2、三菱FR-A700变频器数据代码表表4-2将成为PLC编程时的重要参数操作指令指令代码数据内容正转HFAH02反转HFAH04停止HFAH00运行频率写入HEDH0000-H2EE0频率读入H6FH0000-H2EE0表4-2FR-A700变频器数据代码表3、PLC程序设计（1）正转程序介绍图4-1 正转程序以上为正转指令部分，通过D11、D12对所通信的变频器站号进行设定，这里设定H30、H31表设定的站号为1号，此处设定必须与变频器自身设定一致，否则不能实现通信。D13、D14写入控制指令类型，D16、D17写入的是具体执行的控制代码，此处写入的是H30、H32表示为正转指令。在PLC与变频器的通信中必须遵守一定的通信格式，其中涉及到的指令功能如下：（2）反转程序图4-2 反转程序此时在D16、D17中写入的指令为H30、H34对应的控制指令是反转。（3）停止程序图4-3 停止程序此时在D16、D17中写入的指令为H30、H30对应的控制指令是停止。（4）频率修改程序图4-4 频率修改程序此时在D16、D17中写入的指令为H45、H44对应的控制指令是频率写入指令，通过对数据寄存器D200的修改，实现变频器频率的调节，从而改变电动机转速。（5）频率显示程序图4-5 运行频率显示程序此时在D16、D17中写入的指令为H36、H46对应的控制指令是频率读入指令。同时把读入的数据写入数据寄存器D300内。五、变频器设置此系统中，在变频器与PLC通过RS-485-BD连接后，变频器的具体设置如下表5-1PU接口通信参数设定值备注Pr.117变频器站号11号站变频器Pr.118通信速度192通信波特率是19.2kPr.119停止位长度107位/停止位是1位Pr.120是否奇偶校验2偶检验Pr.121通信重试次数9999Pr.122通信检查时间间隔9999Pr.123等待时间设置9999变频器设定Pr.124CR、LF选择0无CR,无LFPr.79操作模式1计算机通信模式表5-1变频器参数设置表注：变频器参数设定后变频器的电源关闭，再接上电源，否则无法通信。六、数据通讯方式级通讯电缆制作1、数据通信方式PLC是一种新型的工业控制计算机，其应用已从独立单机控制向数台连成的网络发展，也就是把PLC和计算机以及其它智能装置通过传输介质连接起来，以实现迅速、准确、及时通讯，这里讲到的数据通讯是指计算机、PLC、变频器和触摸屏之间的数据传输、信息交换和通信处理。常见的通讯方式见表6-1表6-1 通讯方式通讯方式功能描述特点并行通信所传送资料的各位同时发送或接收。适用于近距离通信，若长途通讯则导致通信线路复杂，成本高。串行通信串行通信是以二进制的位为单位的数据传输方式，所传输资料按顺序一位一位的发送或接收。适合长距离通信，通信线路简单，成本低，与并行通信相比，传送速度慢。2、数据传送方式（1）单工通信方式：就是指信息的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送。（2）半双工通信方式：就是指信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送。（3）全双工通信方式：能在两个方向上同时发送和接收资料。3、串行通信接口标准（1）RS-232C串行接口标准：此种接口是一种标准接口，PLC与计算机之间的通信就是通过RS-232C接口来实现的。在通信距离较短、波特率要求不高的场合可以直接使用，既简单又方便，但是 由于RS-232C接口采用单端发送、单端接收，因此在使用中有数据通信速率低、通讯距离短、抗共模干扰能力差的特点。另外此接口资料传送方式为全双工模式。（2）RS-422A串行接口标准此接口采用平衡驱动、差分接收电路，从根本上取了信号地线。与RS-232C相比可以有效的抑制共模干扰。最大通信距离为12m（10Mb/S）。（3）RS-485串行接口标准RS-485接口是在RS-422基础上占而来的，所以很多地方与RS-422相仿。4、计算机、PLC、变频器及触摸屏之间的通信接口表6-2名称接口名称接口PCRS-232C三菱FR系列变频器RS-422三菱FX系列PLCRS-422F940GOT触摸屏RS-232C/ RS-422计算机与三菱FX系列PLC之间通信必须采用带有RS-2320/422转换的SC-09专用通信电缆；而PLC与变频器之间的通信，由于通信口不同，所以需在PLC上应配置FX2N-485-BD特殊模块。具体联机图如图6-1图6-1 计算机、PLC、变频器及触摸屏间的通信接口与通信线5、通讯线的制作（1）三菱FX2N-485-BD与FR-A700变频器的接线方式如下图6-2所示图6-2 三菱FX2N-485-BD与FR-A700变频器的接线图（2）F940触摸屏与FR-A700变频器的接线方式如下图6-3所示图6-3 F940触摸屏与FR-A700变频器的接线图七、结束语通过几年对三菱系列产品（PLC、触摸屏、变频器）应用，考虑到三菱的产品在工业控制领域有着比较好的稳定性和可靠性，所以有了将PLC、变频器和触摸屏组成一个可以替代现有传统三相异步电动机调速系统的念头，通过一定的研究和实践，此系统已成功设计完毕，可以达到预期的目标，在设计的过程中仍发现自身在技术上有很大的提升空间，本人将在专业不断进取，取得更大的突破。八、参考文献1、三菱FX2N系列PLC使用手册2、三菱FR-A700变频器使用手册3、三菱FX2N系列PLC特殊模块使用手册4、三菱F940GTO触摸屏使用手册工作业绩 平凡的岗位上，兢兢业业，孜孜以求，坚持不懈，持之以恒，勇往直前，快意人生，高歌疾进，把提高道德修养和专业素质、塑造高贵的人生品格和价值品牌作为人生的最高追求，为自己、为社会谱写一曲辉煌、壮丽的人生凯歌。 经过几年坚持不懈的努力和坚苦卓绝的追求，经上级领导的指导、带领下使我取得了卓越的成就。现将这些年的主要工作业绩总结如下：2007年8月至2008年6月在东莞超业电控设备有限公司任职维修安装电工。该厂承接配套低、高压配电柜其中包括：电容补偿柜、抽屉柜、计量柜、联络柜、按照客户的使用要求设计、安装各种各样的配电控制箱。从中我学到了，在学校学不到的实践相结合。使我受益匪浅。 在我空闲时间里，我没有浪费一分一秒。继续充实自己。在此在我家附近有间工厂，海绵复合厂。难得有机会让我对它的设备进行有效更新改进。对PLC控制的三相异步电动机调速系统有一定的了解。最终经自己努力完满成功。2008年10月直到现在，在保利