第7章 PLC、变频器、触摸屏的通信及应用

1、第第7章章 PLC、变频器、触摸屏的通信及应用、变频器、触摸屏的通信及应用7.1 PLC与与PLC通信及应用通信及应用 7.1.1 FX 2N-485-BD通信板通信板 7.1.2 PLC的并行通信的并行通信 7.1.3 PLC的的N:N通信通信 7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信7.3 PLC与触摸屏通信及应用与触摸屏通信及应用 7.3.1 触摸屏概述触摸屏概述 7.3.2触摸屏与触摸屏与PLC控制电动机正反控制电动机正反 转转7.4本章技能检验本章技能检验7. 2 PLC与变频器的应用与变频器的应用 7.2.1变频器概述变频器概述 7.2.2变频器面板认识变频器面

2、板认识 7.2.3PLC和变频器控制电梯轿和变频器控制电梯轿 厢开关门的控制系统厢开关门的控制系统7.1.1 FX 2N-485-BD通信板通信板 FX 2N-485-BD通信板（简称通信板（简称485BD）是用于）是用于RS-485通信的特殊功能板，可连接通信的特殊功能板，可连接FX2N 系列系列PLC,其功能和接线如下：其功能和接线如下： 1. 485BD的功能的功能 （1）无协议的数据传送。通过）无协议的数据传送。通过RS-485转换器，转换器，可在各种带有可在各种带有RS-232C单元的设备之间进行数据通单元的设备之间进行数据通信（如个人计算机、条形码阅读机和打印机），此信（如个人计算

3、机、条形码阅读机和打印机），此时，数据的发送和接收是通过时，数据的发送和接收是通过RS指令指定的数据寄指令指定的数据寄存器来进行的，整个系统的扩展距离为存器来进行的，整个系统的扩展距离为50m。7.1.1 FX 2N-485-BD通信板通信板（2）专用协议的数据传送。使用专用协议，可在）专用协议的数据传送。使用专用协议，可在1：N的基础上的基础上通过通过RS-485(或或422)进行数据传送。在专用协议系统中，整个进行数据传送。在专用协议系统中，整个系统的扩展距离与无协议时相同，最多系统的扩展距离与无协议时相同，最多16个站（包括个站（包括A系列的系列的PLC。（3）并行连接的数据传送。两台）

4、并行连接的数据传送。两台FX2N系列系列PLC，可在，可在1:1的基的基础上进行数据传送，可对础上进行数据传送，可对100个辅助继电器和个辅助继电器和10个数据寄存器个数据寄存器进行数据传送，整个系统的扩展距离为进行数据传送，整个系统的扩展距离为50m（最大（最大500m）。）。（4）N:N网络的数据传送。通过网络的数据传送。通过FX2N系列系列PLC，可在，可在N:N的基的基础上进行数据传送，整个统的扩展距离为整个系统的扩展距础上进行数据传送，整个统的扩展距离为整个系统的扩展距离为离为50m（最大（最大500m）,最多为最多为8个站。个站。7.1.1 FX 2N-485-BD通信板通信板2.

5、 485BD的布线的布线 图图7-1为为FX2N-485-BD板，其布线如图板，其布线如图7-2所示所示。7.1.1 FX 2N-485-BD通信板通信板图图7-2 485BD 单对子布线单对子布线7.1.2 PLC的并行通信的并行通信 1.通信规格 （1）并行通信：并行通信时数据的各个位同时传送，可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。另外，在PLC底板上，各种模块之间通过底板总线交换数据也以并行方式进行。 （2）串行通信：串行通信时数据是一位一位顺序传送，只用很少几根通信线，串行传送的速度

6、低，但传送的距离可以很长，因此串行适用于长距离而速度要求不高的场合。在PLC网络中传送数据绝大多数采用串行方式。 7.1.2 PLC的并行通信的并行通信 从通信双方信息的交互方式看，串行通信方式可以从通信双方信息的交互方式看，串行通信方式可以有以下三种：有以下三种：单工通信。只有一个方向的通信而没有反方向的交单工通信。只有一个方向的通信而没有反方向的交互。互。 半双工通信。通信双方都可以发送（接收）信息，但半双工通信。通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送。半双工通信线路简单，有两条通信线就不能同时双向发送。半双工通信线路简单，有两条通信线就行了，这种方式得到广泛应用。行了，这种方

7、式得到广泛应用。全双工通信。通信双方可以同时发送和接收信息，双全双工通信。通信双方可以同时发送和接收信息，双方的发送与接收装置同时工作。全双工通信的效率最高，但方的发送与接收装置同时工作。全双工通信的效率最高，但控制相对复杂一些，系统造价也较高。通信线至少三条（其控制相对复杂一些，系统造价也较高。通信线至少三条（其中一条为信号地线），或四条（无信号地线）。中一条为信号地线），或四条（无信号地线）。7.1.2 PLC的并行通信的并行通信 单工通信不能实现双方交流信息，故在单工通信不能实现双方交流信息，故在PLC网络中极少网络中极少使用。而半双工及全双工通信可实现双方数据传送，故在使用。而半双工及

8、全双工通信可实现双方数据传送，故在PLC网络中应用很多。网络中应用很多。串行通信中，传输速率用每秒中传送的位数（位串行通信中，传输速率用每秒中传送的位数（位/秒）来秒）来表示，称之为波特率（表示，称之为波特率（bps）。常用的标准波特率有）。常用的标准波特率有300、600、1200、2400、4800、9600和和19200 bps等。等。 FX2N(C)、FX1N、FX3U系列系列PLC的数据传输可在的数据传输可在1:1的的基础上，通过基础上，通过100个辅助继电器和个辅助继电器和10个数据寄存器来完成；而个数据寄存器来完成；而FX1S和和FX0N系列系列PLC的数据传输可在的数据传输可在

9、1:1的基础上，通过的基础上，通过50个辅助继电器和个辅助继电器和10个数据寄存器来完成。其通信规格如表个数据寄存器来完成。其通信规格如表7-1所示。所示。 2.通信标志通信标志 在使用在使用1：1网络时，网络时，FX系列系列PLC的部分特殊辅助继电器的部分特殊辅助继电器被用作通信标志，代表不同的通信状态，其作用如表被用作通信标志，代表不同的通信状态，其作用如表7-2所示。所示。7.1.2 PLC的并行通信的并行通信项项 目目规规 格格通信标准通信标准与与RS-485及及RS-422一致一致最大传送距离最大传送距离500m（使用通信适配器），（使用通信适配器），50m（使用功能扩展（使用功能扩

10、展板）板）通信方式通信方式半双工通信半双工通信传送速度传送速度19200bit/s可连接站点数可连接站点数1:1通信时间通信时间一般模式：一般模式：70ms包括交换机数据、主站包括交换机数据、主站运行周期和从站运行周运行周期和从站运行周期期高速模式：高速模式：20ms表表7-1 1：1通信规格通信规格7.1.2 PLC的并行通信的并行通信元元 件件作作 用用M8070M8070并行通信时，主站并行通信时，主站PLCPLC必须使必须使M8070M8070为为ONONM8071M8071并行通信时，从站并行通信时，从站PLCPLC必须使必须使M8071M8071为为ONONM8072M8072并行

11、通信时，并行通信时，PLCPLC运行时为运行时为ONONM8073M8073并行通信时，当并行通信时，当M8070M8070、M8071M8071被不正确设置时为被不正确设置时为ONONM8162M8162并行通信时并行通信时, ,刷新范围设置，刷新范围设置，ONON为高速模式，为高速模式，OFFOFF为一般模式为一般模式D8070D8070并行通信监视时间，默认：并行通信监视时间，默认：500ms500ms表表7-2 通信标志通信标志7.1.2 PLC的并行通信的并行通信3.软元件分配软元件分配 在使用在使用1：1网络时，网络时，FX系列系列PLC的部分辅助继电器和部分的部分辅助继电器和部分

12、数据存储器被用于存放本站的信息，其他站可以在数据存储器被用于存放本站的信息，其他站可以在1：1网络上网络上读取这些信息，从而实现信息的交换，其辅助继电器和部分数读取这些信息，从而实现信息的交换，其辅助继电器和部分数据存储器的分配如下据存储器的分配如下: （1）一般模式。在使用）一般模式。在使用1：1网络时，若使特殊辅助继电器网络时，若使特殊辅助继电器M8162为为OFF，则选择一般模式进行通信，其通信时间为，则选择一般模式进行通信，其通信时间为70ms。对于对于FX2N(C)、FX1N系列系列PLC，其部分辅助继电器和数据寄存，其部分辅助继电器和数据寄存器被用于传输网络信息，其分配如图器被用于

13、传输网络信息，其分配如图7-3所示。所示。 对于对于FX0N、FX1S系列系列PLC，其部分辅助继电器和数据寄，其部分辅助继电器和数据寄存器的分配如图存器的分配如图7-4所示。所示。 7.1.2 PLC的并行通信的并行通信主站：主站：M8070为为ONM800M899/D490D499M800M899/D500D509主站：主站：M8071为为ONM800M899/D490D499M800M899/D500D509自动通信主站：主站：M8070为为ONM400M499/D230D239M450M499/D240D249主站：主站：M8071为为ONM400M499/D230D239M450M4

14、99/D240D249自动通信图7-3 辅助继电器和数据寄存器分配1图7-4辅助继电器和数据寄存器分配27.1.2 PLC的并行通信的并行通信 （2）高速模式。在使用）高速模式。在使用1：1网络时，若使特殊网络时，若使特殊辅助继电器辅助继电器M8162为为ON，则选择一般模式进行通，则选择一般模式进行通信，其通信时间为信，其通信时间为20ms。对于。对于FX2N(C)、FX1N系系列列PLC，其，其4个寄存器被用于传输网络信息，其分个寄存器被用于传输网络信息，其分配如图配如图7-5所示。所示。 对于对于FX0N、FX1S系列系列PLC，其，其4个寄存器的个寄存器的分配如图分配如图7-6所示。所

15、示。7.1.2 PLC的并行通信的并行通信主站：主站：M8070为为OND490D491D500D501主站：主站：M8071为为OND490D491D500D501自动通信主站：主站：M8070为为OND490D491D500D501主站：主站：M8071为为OND490D491D500D501自动通信图图7-5数据寄存器分配数据寄存器分配1图图7- 6数据寄存器分配数据寄存器分配27.1.3 PLC的的N:N通信通信 FX系列PLC进行的数据传输可建立N:N的通信网络，网络中必须有一台PLC为主站，其他PLC为从站，最多能够连接8台FX系列PLC。在被连接的站点中，位元件（064点）和字元

16、件（48点）可以被自动连接，每一个站可以监控其他站的共享数据。通信时所需的设备有RS-485适配器（FX0N-485-ADP）或功能扩展板（FX2N-485-BD、FX1N-485-BD） 7.1.3 PLC的的N:N通信通信 1.通信规格通信规格 N:N网络的其通信规格如表网络的其通信规格如表7-3所示所示 2.通信标志继电器通信标志继电器 在使用在使用N：N网络时，网络时，FX系列系列PLC的部分特殊辅助继电器被用作通信标的部分特殊辅助继电器被用作通信标志，代表不同的通信状态，其作用如表志，代表不同的通信状态，其作用如表7-4所示。所示。 3.数据寄存器数据寄存器 在使用在使用N：N网络时

17、，网络时，FX系列系列PLC的部分寄存器被用设置通信参数和存的部分寄存器被用设置通信参数和存储器错误代码，其作用如表储器错误代码，其作用如表7-5所示。所示。 4.软元件分配软元件分配 在使用在使用N：N网络时，网络时，FX系列系列PLC的部分辅助继电器和部分数据存储器的部分辅助继电器和部分数据存储器被用于存放本站的信息，其他站可以在被用于存放本站的信息，其他站可以在N：N网络上读取这些信息，从而实网络上读取这些信息，从而实现信息的交换，其辅助继电器和部分数据存储器的分配如表现信息的交换，其辅助继电器和部分数据存储器的分配如表7-6所示。所示。 5.参数设置程序例参数设置程序例 在进行在进行N

18、:N网络通信时，需要在主站设置站号（网络通信时，需要在主站设置站号（0）、从站总数（）、从站总数（2）、）、刷新范围（刷新范围（1）、重试次数（）、重试次数（3）和通信超时（）和通信超时（60ms）等参数，为了确保参数）等参数，为了确保参数设置程序作为设置程序作为N:N网络参数，通信参数设置程序必须从第网络参数，通信参数设置程序必须从第0步步7.1.3 PLC的的N:N通信通信项项 目目规规 格格备备 注注通信标准通信标准与与RS-485最大传送距离最大传送距离500m（使用通信适配器），（使用通信适配器），50m（使用功能扩展板）（使用功能扩展板）通信方式通信方式半双工通信半双工通信传送速度

19、传送速度38400bit/s可连接站点数可连接站点数最多最多8个站个站刷新范围刷新范围模式模式0位元件：位元件：0点，字元件：点，字元件：4点点若使用了若使用了1个个FX1S，则只能用，则只能用模式模式0模式模式1位元件：位元件：32点，字元件：点，字元件：4点点模式模式2位元件：位元件：64点，字元件：点，字元件：8点点表表7-3 N：N通信规格通信规格7.1.3 PLC的的N:N通信通信辅助继电器辅助继电器名名 称称作作 用用FX0N 、FX1SFX1N、FX2N(C)M8038网络参数设置标志网络参数设置标志用于设置用于设置N:N网络参数网络参数M504M8183主站通信错误标志主站通信

20、错误标志当主站通信错误时为当主站通信错误时为ONM505M511M8184M8190从站通信错误标志从站通信错误标志当从站通信错误时为当从站通信错误时为ONM503M8191数据通信标志数据通信标志当与其他站通信时为当与其他站通信时为ON表表7-4 通信标志继电器的作用通信标志继电器的作用7.1.3 PLC的的N:N通信通信C名名 称称作作 用用FX0N 、FX1SFX1N、FX2N(C)D8173站号存储站号存储用于存储本站的站号用于存储本站的站号D8174从站总数从站总数用于存储从站的总数用于存储从站的总数D8175刷新范围刷新范围用于存储刷新范围用于存储刷新范围D8176站号设置站号设置

21、用于设置站号，用于设置站号，0为主站，为主站，17为从站为从站D8177从站数设置从站数设置用于在主站中设置从站的总数（默认用于在主站中设置从站的总数（默认7）D8178刷新范围设置刷新范围设置用于设置刷新范围，用于设置刷新范围，02对应模式对应模式02（默认（默认0）D8179重试次数设置重试次数设置用于在主站中设置重试次数用于在主站中设置重试次数010（默认（默认3）D8180通信超时设置通信超时设置设置通信超时的时间设置通信超时的时间502550ms，对应设置为，对应设置为5255（默（默认认5）D201D8021当前网络扫描时间当前网络扫描时间存储当前网络扫描时间存储当前网络扫描时间D

22、202D8021网络最大扫描时间网络最大扫描时间存储网络最大扫描时间存储网络最大扫描时间D203D8021主站通信错误数目主站通信错误数目存储主站通信错误数目存储主站通信错误数目D204D210D8021D210从站通信错误数目从站通信错误数目存储从站通信错误数目存储从站通信错误数目D211D8021主站通信错误代码主站通信错误代码存储主站通信错误代码存储主站通信错误代码D212D218D8021从站通信错误代码从站通信错误代码存储从站通信错误代码存储从站通信错误代码表表7-5 数据寄存器的作用数据寄存器的作用7.1.3 PLC的的N:N通信通信站号站号模式模式0模式模式1模式模式2字元件（字

23、元件（D）位元件（位元件（M）字元件（字元件（D）位元件（位元件（M）字元件（字元件（D）4点点32点点32点点64点点8点点0#站站D0D3M1000M1031D1000D1031M1000M1063D0D71#站站D10D13M1064M1095D1064D1095M1064M1127D10D172#站站D20D23M1128M1159D1128D1159M1128M1191D20D273#站站D30D33M1192M1223D1192D1223M1192M1255D30D374#站站D40D43M1256M1287D1256D1287M1256M1319D40D475#站站D50D53M

24、1320M1351D1320D1351M1320M1383D50D576#站站D60D63M1384M1415D1384D1415M1384M1447D60D677#站站D70D73M1448M1479D1448D1479M1448M1511D70D77表表7-6 软元件的分配软元件的分配7.1.3 PLC的的N:N通信通信图图7- 7 主站参数设置程序主站参数设置程序7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网网络通信络通信【任务描述任务描述】 该系统设有2个站，其中一个主站，一个从站，采用RS-485BD，通过1：1网络的一般模式进行通信。其功能要求如下： （1）主站输入信号（X0X7）

25、的ON/OFF状态要求从2台PLC的Y0Y7输出。 （2）从站输入信号（X0X7）的ON/OFF状态要求从2台PLC的Y10Y17输出。 （3）主、从PLC的输入信号X10分别为其计数器C0的输入信号。当2个站的计数器C0的计数之和小于5时，系统输出Y20；当大于等于5小于等于10时，系统输出Y21；当大于10时，系统输出Y22。图图1-1-1 PLC的组成的组成7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网网络通信络通信【任务实施任务实施】 1./O分配 根据系统的任务要求，PLC的I/O分配如表7-7所示。 2.系统接线 根据系统的任务要求，PLC的系统接线如图7-8所示 3.梯形图设计系

26、统有2台PLC组成的11网络，2台PLC分别设为主站和从站。每个站除了将本站的信息挂到网上，同时，还要从网上接收需要的信息，然后进行处理后，执行相应的操作。梯形图设计如图7-9所示。7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信输入输入输出输出输入元件输入元件输入端口输入端口作用作用输出端口输出端口作用作用主站按钮主站按钮SB0X0主站输入信号主站输入信号Y0主站主站X0有输入有输入主站按钮主站按钮SB1X1主站输入信号主站输入信号Y1主站主站X1有输入有输入主站按钮主站按钮SB2X2主站输入信号主站输入信号Y2主站主站X2有输入有输入主站按钮主站按钮SB3X3主站输入信号主站输

27、入信号Y3主站主站X3有输入有输入主站按钮主站按钮SB4X4主站输入信号主站输入信号Y4主站主站X4有输入有输入主站按钮主站按钮SB5X5主站输入信号主站输入信号Y5主站主站X5有输入有输入主站按钮主站按钮SB6X6主站输入信号主站输入信号Y6主站主站X6有输入有输入主站按钮主站按钮SB7X7主站输入信号主站输入信号Y7主站主站X7有输入有输入主站按钮主站按钮SB8X10计数器输入信号计数器输入信号Y20主从站计数器主从站计数器=5时输出时输出Y22主从站计数器主从站计数器10时输出时输出7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信2.2.系统接线系统接线 根据系统的任务要求，

28、根据系统的任务要求，PLCPLC的系统接线如图的系统接线如图7-87-8所示所示RDASDARDBSDBSGP L CR S - 4 8 5 B DRDASDARDBSDBSGP L CR S - 4 8 5 B D7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信（a）主站程序）主站程序7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信(b) 从站程序从站程序7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信【技能检验技能检验】1.设计具有设计具有3台台PLC的的N:N网络通信系统，其接线图如下图所示，网络通信系统，其接线图如下图所示，其要求如下：其要求如下：

29、1)该系统设有该系统设有3个站，其中一个主站，个站，其中一个主站，2个从站，采用个从站，采用RS-485BD进行通信。其通信参数刷新范围（进行通信。其通信参数刷新范围（1）、重试次数）、重试次数（4）和通信超时（）和通信超时（50ms）。）。 2)每个站的输入信号每个站的输入信号X4分别为各站分别为各站PLC计数器计数器C0的输入的输入信号。当信号。当3个站的计数器个站的计数器C0的计数次数之和小于的计数次数之和小于5时，系统时，系统Y0输出；当大于等于输出；当大于等于5小于小于10时，系统输出时，系统输出Y1；当大于；当大于10时，系时，系统统Y2输出。输出。 主站的输入信号主站的输入信号X

30、0X3分别控制分别控制3个站的输出信号个站的输出信号Y10Y13。 1#站的输入信号站的输入信号X0X3分别控制分别控制3个站的输出信号个站的输出信号Y14Y17。 2#站的输入信号站的输入信号X0X3分别控制分别控制3个站的输出信号个站的输出信号Y20Y23。7.1.4 项目案例项目案例PLC的的1：1网络通信网络通信RDASDARDBSDBSGPLCRS-485BDRDASDARDBSDBSGPLCRS-485BDRDASDARDBSDBSGPLCRS-485BD7. 2 PLC与变频器的应用与变频器的应用7.2.1变频器概述变频器概述 科学技术发展到今天，我们所能见到的一切机械运动，包括

31、天上飞的、科学技术发展到今天，我们所能见到的一切机械运动，包括天上飞的、地上跑的、水中行的一般都可以归结于由旋转运动产生的。在工厂企业当中地上跑的、水中行的一般都可以归结于由旋转运动产生的。在工厂企业当中所有的旋转运动除内燃机之外都可归结于由电动机产生的。但是，我们所能所有的旋转运动除内燃机之外都可归结于由电动机产生的。但是，我们所能见到的一切机械运动几乎都是需要变速运动的，也就是说需要对运动物体见到的一切机械运动几乎都是需要变速运动的，也就是说需要对运动物体(被被控对象控对象)进行调速控制，那么如何进行调速控制呢？目前，调速控制最有效、进行调速控制，那么如何进行调速控制呢？目前，调速控制最有

32、效、最直接的方法是：对运动物体的源动力最直接的方法是：对运动物体的源动力电动机进行调速控制。最近几年，电动机进行调速控制。最近几年，随着电子技术的发展，产品价格的下调，节能和易于控制的需要，变频器在随着电子技术的发展，产品价格的下调，节能和易于控制的需要，变频器在工程中的普及速度加快，有如家电产品一般，它的应用已经普及到各个领域。工程中的普及速度加快，有如家电产品一般，它的应用已经普及到各个领域。由于变频器是一高科技电子产品，它的应用普及也暴露出急需懂得设计、安由于变频器是一高科技电子产品，它的应用普及也暴露出急需懂得设计、安装、调试及故障排除等方面的专门人才，而高职机械自动化技术、数控技术装

33、、调试及故障排除等方面的专门人才，而高职机械自动化技术、数控技术应用、机电一体化等专业的毕业生，正是从事这一技术领域中的工作。应用、机电一体化等专业的毕业生，正是从事这一技术领域中的工作。 变频器主要用于交流电动机变频器主要用于交流电动机(异步电机或同步电机异步电机或同步电机)转速的调节，是公认转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪置。自

34、上世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要作用。要作用。7.2.1变频器概述变频器概述1.变频器与节能变频器与节能2.变频器与工艺

35、控制变频器与工艺控制3.变频家电变频家电4.前景广阔的中国变频器前景广阔的中国变频器市场市场7.2.1变频器概述变频器概述1.变频器与节能变频器与节能 变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。应用变频调能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。以风机水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。以风机水泵为例，根

36、据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电机一般按最精确调速的节电效果非常可观。与此类似，许多变动负载电机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载运行运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，变动负载的节能潜力巨大。时的工作效率

37、。因此，变动负载的节能潜力巨大。 作为节能目的，变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、作为节能目的，变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、中央空调、水处理等行业中。以电力行业为例，由于中国大面积缺电，中央空调、水处理等行业中。以电力行业为例，由于中国大面积缺电，电力投资将持续增长，同时，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要电力投资将持续增长，同时，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要求，降低内部电耗成为电厂关注焦点，因此变频器在电力行业有着巨大求，降低内部电耗成为电厂关注焦点，因此变频器在电力行业有着巨大的发展潜力，尤其是高压变频器和大功率变频器。的发展潜力，尤其是高压变频器和

38、大功率变频器。7.2.1变频器概述变频器概述2.变频器与工艺控制变频器与工艺控制 目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和效率都不高。但随着中国加入效率都不高。但随着中国加入WTO，产品质量和生产效率都需要面临国，产品质量和生产效率都需要面临国际竞争，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围际竞争，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量

39、和生产效率的显著作用。中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。 以纺织行业为例，中国具有世界最大的纺织产品生产能力，市场范以纺织行业为例，中国具有世界最大的纺织产品生产能力，市场范围遍及全球，产业规模庞大。纺织与化纤行业也是变频器应用最多、使围遍及全球，产业规模庞大。纺织与化纤行业也是变频器应用最多、使用密度最高的行业。在最常见的化纤机械设备中，选用变频器的设备有用密度最高的行业。在最常见的化纤机械设备中，选用变频器的设备有螺杆挤出机、纺丝机和后加工机等。选用变频器较多的棉纺设备主要有螺杆挤出机、纺丝机和后加工机等。选用变频器较多的棉纺设备主要有细纱机、粗纱机、精梳机等。这些设备

40、都要求精确速度控制、多单元同细纱机、粗纱机、精梳机等。这些设备都要求精确速度控制、多单元同步传动或比例同步步传动或比例同步(牵伸牵伸)传动等，应用变频器可以提高工艺要求、提升产传动等，应用变频器可以提高工艺要求、提升产品质量，同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频品质量，同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频器是纺织行业增强国际竞争能力的重要装备。器是纺织行业增强国际竞争能力的重要装备。 此外，在食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业，国内的企此外，在食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业，国内的企业需要扩大生产规模，提高生产技术，变频器的应用前景和发展潜力

41、都业需要扩大生产规模，提高生产技术，变频器的应用前景和发展潜力都不可小觑不可小觑 7.2.1变频器概述变频器概述3.变频家电变频家电 除了工业相关行业，在普通家庭中，节约电费、提高家电除了工业相关行业，在普通家庭中，节约电费、提高家电性能、保护环境等受到越来越多的关注，变频家电成为变频器性能、保护环境等受到越来越多的关注，变频家电成为变频器的另一个广阔市场和应用趋势。带有变频控制的冰箱、洗衣机、的另一个广阔市场和应用趋势。带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的优势。目前，中国是世界

42、上最主要的家电供度等方面有很大的优势。目前，中国是世界上最主要的家电供应国，但家电采用变频器的比例很低，而在日本，应国，但家电采用变频器的比例很低，而在日本，90以上的以上的家电是变频控制。家电是变频控制。4.前景广阔的中国变频器市场前景广阔的中国变频器市场 中国拥有庞大的产业群，并保持着持续稳定的发展；与国中国拥有庞大的产业群，并保持着持续稳定的发展；与国际接轨，众多的企业需要提升国际竞争力；人们生活质量不断际接轨，众多的企业需要提升国际竞争力；人们生活质量不断提高等。这些都是变频器市场的增长驱动力和更广泛应用的基提高等。这些都是变频器市场的增长驱动力和更广泛应用的基础。础。7.2.2变频器

43、面板认识变频器面板认识 变频器的变频器的EXT运行操作（即外部操作）就是利用变频器运行操作（即外部操作）就是利用变频器的外部端子上的输入信号来控制变频器的起停和运行频率的的外部端子上的输入信号来控制变频器的起停和运行频率的操作。操作。 1.外部接线端子外部接线端子 各种系列的变频器都有其标准的接线端子，它们的这些各种系列的变频器都有其标准的接线端子，它们的这些端子与其自身功能的实现密切相关，但都是大同小异。三菱端子与其自身功能的实现密切相关，但都是大同小异。三菱公司公司FR-S520SE系列变频器的外端子如图系列变频器的外端子如图7-10所示，该变频所示，该变频器的外端子主要有两部分：一部分是

44、主电路端子；另一部分器的外端子主要有两部分：一部分是主电路端子；另一部分是控制回路端子。是控制回路端子。7.2.2变频器面板认识变频器面板认识变频器M电机接地接地直流电抗器（FR-HEL/FR-BEL：选件）接地接地线尺寸：2mm2RS-485 接口MCNFB电源直流24V输出和外部晶体管公共端子（源型 输入公共端）请注意端子PC-SD间不要短路STFSTR *3RH *3RM *3RL *3SD *3*4 A*4 B*4 C异常输出*4 RUN运行SE集电极开路输出公共端运行状态输出（集电极开路输出）(+)(-)AM5模拟信号输出（DC05V）10（+5V）254 (DC420mA)DC05

45、VDC010V切换()（公共端）SINKSOURCE*1正转启动反转启动高速中速低速接点输入公共多速段速度选择控制回路输入信号（不允许输入电压）电流输入(-)DC420mA(+)频率设定器1/2W1k*2312主回路端子控制回路端子使用电流输入频率设定信号时，Pr.60Pr.63(输入端子功能选择)的某一个设定为4,端子RH，RM，RL，STR的某一个请分配为AU（电流输入选择），请将AU信号ON短路片：连接直流电抗器时，请卸去此短路片.L1NUVWP1+-PC图图7- 10 变频器接线图变频器接线图7.2.2变频器面板认识变频器面板认识端子记号端子名称内容说明L1,L2,L3(*)380V电

46、源输入连接工频电源。U,V,W变频器输出连接三相鼠笼电机。直流电压公共端此端子为直流电压公共端子。与电源和变频器输出没有绝 缘。 ,P1连接改善功率因数直流电抗器拆下端子-P1间的短路片，连接选件改善功率因数用直流电 抗器（FR-BEL）。接地变频器外壳接地用，必须接大地。2.主回路端子及功能见表主回路端子及功能见表7-8 ( (* *) ) 单相电源输入时，变成单相电源输入时，变成L1L1，N N端子。端子。7.2.2变频器面板认识变频器面板认识3.控制回路控制回路从变频器的控制回路的端子接出连接线，具体端子的排列顺序如从变频器的控制回路的端子接出连接线，具体端子的排列顺序如图图7-11:控

47、制回路的排列图控制回路的排列图7-11所示。所示。注意事项：注意事项：SD,SE端子以及端子以及“5”是被相互绝缘的，请不要接地线。请不要是被相互绝缘的，请不要接地线。请不要把把SD-5端子和端子和SE-5端子互相接通。端子互相接通。接住控制回路端子的导线用屏蔽线或双绞线，而且与主回路，接住控制回路端子的导线用屏蔽线或双绞线，而且与主回路，强电回路（包括强电回路（包括200V继电器程序回路）分开布线。继电器程序回路）分开布线。控制回路的输入信号是微弱电流，通过接点输入时，为防止接控制回路的输入信号是微弱电流，通过接点输入时，为防止接触不良，使用触不良，使用2个以上微弱信号用接点并联或双生接点。

48、注：个以上微弱信号用接点并联或双生接点。注：在接线时使用棒状端子（无绝缘衬垫）时，注意不要将旁边在接线时使用棒状端子（无绝缘衬垫）时，注意不要将旁边的线露出来，以免导致短路。的线露出来，以免导致短路。7.2.2变频器面板认识变频器面板认识图图7- 11 变频器控制回路端子变频器控制回路端子7.2.2变频器面板认识变频器面板认识 PUEXTRUNRUNPUEXTMODESET STOPRESETSTOP/RESET键RUN键运行指令正转。反转用Pr.17键进行运行的停止，报警的复位SET键MODE键确定各设定。切换设定模式。PU/EXT键切换PU/外部操作模式。使用外部操作模式（用另外连接的频率

49、设定旋钮和启动信号运行）时，请按下此键，是EXT 显示变为点亮的状态。（组合模式用Pr变更。）PU：PU操作模式EXT：外部操作模式 RUN显示运行时点亮/闪烁PU显示PU操作模式时点亮监视用3位LED表示频率、参数序号等外部操作模式时点亮监EXT显示设定用旋钮变更频率设定、参数的设定值。不能取下图图7- 12变频器操作面板变频器操作面板7.2.2变频器面板认识变频器面板认识4.变频器操作面板如图变频器操作面板如图7-12所示所示说明：说明：RUN显示：点亮：正转运行中时，慢闪灭（显示：点亮：正转运行中时，慢闪灭（1.4秒秒1次）；次）；反转运行中，快闪灭（反转运行中，快闪灭（0.2秒秒1次）

50、；次）；RUN键或接通面板上的键或接通面板上的启动指令。启动指令。 PU/EXT显示计算机连接运行模式时，为慢闪。显示计算机连接运行模式时，为慢闪。 当变频器处于当变频器处于RUN状态时，按状态时，按MODE键无效唯有按下键无效唯有按下STOP/RESET键后才能进行有效设定。键后才能进行有效设定。面板参数设置案例：基于变频器面板操作的电机开环调速步骤：面板参数设置案例：基于变频器面板操作的电机开环调速步骤： （1）连接好电源，输出）连接好电源，输出U、V、W三相接电机三相接电机.U、V、W三相三相输出为输出为200V电压。接线方法如下图电压。接线方法如下图7-13 7.2.2变频器面板认识变

51、频器面板认识WVUNL1接地电机M变频器电源NFB1025频率设定器图图7- 13 接线图接线图7.2.2变频器面板认识变频器面板认识7.2.2变频器面板认识变频器面板认识7.2.2变频器面板认识变频器面板认识7.2.2变频器面板认识变频器面板认识参数号参数号名称名称出厂时的设定出厂时的设定值值设定范围设定范围备注备注37旋转速度显示旋转速度显示00，0.19990：输出频率：输出频率Pr.30=“1”时时显示机械速度时，在显示机械速度时，在Pr.37设定设定60Hz运行时的机械速度。运行时的机械速度。注：注：电机的转动时从输出频率换算出来的，与实际旋转速度不一致。电机的转动时从输出频率换算出

52、来的，与实际旋转速度不一致。想改变操作面板的监视（想改变操作面板的监视（PU主显示时，）请参照主显示时，）请参照FR-S500使用手册（基本篇）。使用手册（基本篇）。因为操作面板的显示只有三位，因此监示值的设定请不要超过因为操作面板的显示只有三位，因此监示值的设定请不要超过“999”。Pr.1（“频率的上限值频率的上限值”，具体设置请参照，具体设置请参照FR-S500使用手册（基本篇）的设定值在使用手册（基本篇）的设定值在60Hz以上。当以上。当Pr.1的设定值的设定值Pr.37的设定值的设定值60Hz999时，时，Pr.1或或Pr.37写入时会出现写入时会出现 （写入错误）。写入错误）。如果

53、用如果用Pr.37来设定运转速度（来设定运转速度（Pr.370），通过监视：频率设定模式可），通过监视：频率设定模式可以监测运转速度。此时，最小设定（表示）单位可以用以监测运转速度。此时，最小设定（表示）单位可以用0.01r/min单位来进单位来进行设定。但是，由于设定频率分辨率能力的制约，小数点后第行设定。但是，由于设定频率分辨率能力的制约，小数点后第2位的表示可位的表示可能与设定值有差异。能与设定值有差异。7.2.3PLC和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统【项目描述项目描述】用用PLC和变频器对一个电梯轿厢开关门的控制系统，具体控制要求如下：和变频器对

54、一个电梯轿厢开关门的控制系统，具体控制要求如下：按开门按钮按开门按钮SB1，电梯轿厢门即打开，开门的速度曲线如图，电梯轿厢门即打开，开门的速度曲线如图7-14（a）所示。按开门按钮）所示。按开门按钮SB1后即起动（后即起动（20HZ）,2s后即加速（后即加速（40HZ），），6s后即减速（后即减速（10HZ），），10s后开始停止。按后开始停止。按关门按钮关门按钮SB2，电梯轿厢门即关闭，关门的速度曲线如图，电梯轿厢门即关闭，关门的速度曲线如图7-14（b）所示。按关门按钮）所示。按关门按钮SB2后即起动（后即起动（20HZ）,2s后即加速（后即加速（40HZ），），6s后即减速（后即减速（1

55、0HZ），），10s后开始停止。后开始停止。电动机运行过程中，若热保护动作，则电动机无条件停止运行。电动机运行过程中，若热保护动作，则电动机无条件停止运行。开门关门f(Hz)f(Hz)20401020401026102610t(s)t(s)图图7- 14 电梯轿厢关门的速度曲线电梯轿厢关门的速度曲线7.2.3PLC和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统【相关知识相关知识】1.往往RL，RM，RH，REX信号输入频率指令，通过信号的信号输入频率指令，通过信号的ON/OFF实现多段速度（实现多段速度（15速）速）的的 运行。外部指令反转启动时，最大可选择运行。外部

56、指令反转启动时，最大可选择7速。通过启动信号端子速。通过启动信号端子STF(STR)-SD之间之间短路可实现下图短路可实现下图7-15所示的多段速运行。所示的多段速运行。 用操作面板或参数单元可任意设定如下表用操作面板或参数单元可任意设定如下表7-9所示的各种速度（频率），端子接线如图所示的各种速度（频率），端子接线如图7-16所示。所示。注意：把注意：把Pr.63“STR端子功能选择端子功能选择”的设定值变为的设定值变为“8”，把，把15速选择信号速选择信号(REX)进行定义。进行定义。 比主速度设定信号（比主速度设定信号（DC05V,010V,420mA）优先。）优先。高速中速低速4速5速

57、6速7速时间输出频率(Hz)ONON ON ONONONONONONONONRMRHRLONONONONON ONONONON输出频率(Hz)时间12速15速14速11速8速9速10速13速ONONONONONONONONONONONRLRHRMREX7.2.3PLC和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统和变频器控制电梯轿厢开关门的控制系统速速 度度端子输入端子输入参数号参数号设频率范设频率范围围备注备注REX-SDREX-SDRH-SDRH-SDRM-SDRM-SDRL-SDRL-SD1 1速速( (高速高速) )OFFOFFONONOFFOFFOFFOFFPr.4Pr.40 0120Hz12

58、0Hz-2 2速速( (中速中速) )OFFOFFOFFOFFONONOFFOFFPr.5Pr.50 0120Hz120Hz-3 3速速( (低速低速) )OFFOFFOFFOFFOFFOFFONONPr.6Pr.60 0120Hz120Hz-4 4速速OFFOFFOFFOFFONONONONPr.24Pr.240 0120Hz120HzPr.24Pr.24“- - -”- - -”时时 为为Pr.6Pr.6的设定值的设定值5 5速速OFFOFFONONOFFOFFONONPr.25Pr.25Pr.25Pr.25“- - -”- - -”时时 为为Pr.6Pr.6的设定值的设定值6 6速速OF

59、FOFFONONONONOFFOFFPr.26Pr.26Pr.26Pr.26“- - -”- - -”时时 为为Pr.5Pr.5的设定值的设定值7 7速速OFFOFFONONONONONONPr.27Pr.27Pr.27Pr.27“- - -”- - -”时时 为为Pr.6Pr.6的设定值的设定值8 8速速ONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFPr.80Pr.80Pr.80Pr.80“- - -”- - -”时时 为为0 Hz0 Hz时时9 9速速ONONOFFOFFOFFOFFONONPr.81Pr.81Pr.81Pr.81“- - -”- - -”时时 为为Pr.6Pr.6的设定值的

60、设定值1010速速ONONOFFOFFONONOFFOFFPr.82Pr.82Pr.82Pr.82“- - -”- - -”时时 为为Pr.5Pr.5的设定值的设定值1111速速ONONOFFOFFONONONONPr.83Pr.83Pr.83Pr.83“- - -”- - -”时时 为为Pr.6Pr.6的设定值的设定值1212速速ONONONONOFFOFFOFFOFFPr.84Pr.84Pr.84Pr.84“- - -”- - -”时时 为为Pr.4Pr.4的设定值的设定值1313速速ONONONONOFFOFFONONPr.85Pr.85Pr.85Pr.85“- - -”- - -”时时